JPH09179110A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】広視野角でかつ表示駆動が簡単な液晶表示素子
を提供する。 【解決手段】カラーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦを設けた
基板２側の電極を前記カラーフィルタの下側と上側とに
設け、その上側の電極１２を各画素の所定の領域に対応
させ、下側の電極１１を前記各画素の他の領域に対応さ
せることにより、液晶分子の立上り配向状態を各画素内
において部分的に異ならせるようにするとともに、前記
カラーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦを、着色されたフィル
タ層１３ａと無着色のフィルタ層１３ｂとからなる二層
膜として、カラーフィルタの光の透過率を悪くすること
なくそのインピーダンスを大きくし、各画素の液晶に印
加される有効な電圧を、カラーフィルタの下側の電極１
１が対応する領域と、カラーフィルタの上側の電極１２
が対応する領域とで大きく異ならせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多色カラー画像
を表示する液晶表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子としては、一般に、ＴＮ
（ツイステッド・ネマティック）モード、またはＳＴＮ
（スーパー・ツイステッド・ネマティック）モードのも
のが利用されている。

【０００３】上記ＴＮモードおよびＳＴＮモードの液晶
表示素子は、電極と配向膜とを設けた一対の基板間に液
晶を挟持し、かつ前記液晶の分子を両基板間においてツ
イスト配向させたものであり、多色カラー画像を表示す
る液晶表示素子では、前記一対の基板のいずれかに、複
数の色、例えば赤，緑，青の三色のカラーフィルタを設
けている。

【０００４】ところで、ＴＮモードやＳＴＮモードのよ
うな液晶分子をツイスト配向させている液晶表示素子
は、視野角が狭いという問題をもっている。これは、液
晶表示素子のΔｎ・ｄ（液晶の屈折率異方性Δｎと液晶
層厚ｄとの積）が視角（表示の観察角）によって見かけ
上変化するためであり、したがって、一方の基板の電極
と他方の基板の電極との間に印加する電圧が同じであっ
ても、つまり基板面に対する液晶分子の立上がり角が同
じであっても、光の透過率（表示の明るさ）は視角によ
って異なるから、上記液晶表示素子の電圧−透過率特性
には視角依存性が生じる。

【０００５】そして、この視角依存性は、電極間への印
加電圧が、液晶のしきい値電圧Ｖｔｈ以下、あるいは液
晶分子が基板面に対してほぼ垂直に近い状態まで立上が
り配向する電圧Ｖａ 以上であるときは比較的小さい
が、ＶthとＶa の間の値の電圧では視角依存性が大きく
なるため、明るさに階調をもたせた階調表示を行なわせ
ると、中間調の表示の明るさが視角によって大きく変化
し、極端なコントラスト低下や階調の反転等を生じてし
まう。

【０００６】このため、従来の液晶表示素子は、その表
示を良好な品位の画像として観察できる視角の範囲が限
られ、したがって視野角が狭いという問題をもってい
る。そこで従来から、上記液晶表示素子の視野角を改善
する手段として、配向制御方式と、電圧制御方式とが提
案されている。

【０００７】上記配向制御方式は、液晶表示素子の一方
または両方の基板に、液晶分子を１つの画素の領域内に
おいて部分的に異なるプレチルト角で配向させる配向処
理をそれぞれの画素ごとに施すことにより、液晶分子の
初期配向状態を各画素領域の内で部分的に異ならせ、電
極間に電圧を印加したときの液晶分子の立上がり角が異
なる領域を１つの画素の中に形成するようにしたもので
ある。

【０００８】また、上記電圧制御方式は、液晶表示素子
の一方の基板の電極を各画素ごとに複数の電極に分割
し、これら各分割電極と他方の基板の電極との間にそれ
ぞれ異なる電圧値の駆動信号を印加することにより、液
晶分子の立上がり角を画素の各部において異ならせるよ
うにしたものである。

【０００９】すなわち、上記配向制御方式および電圧制
御方式は、各画素における液晶分子の立上がり配向状態
を部分的に変えることによって、視角による見かけ上の
Δｎ・ｄの変化を画素の各部において異ならせたもので
あり、このようにすれば、視角が変化しても画素全体で
の平均的なΔｎ・ｄの値はあまり変化しないから、電圧
−透過率特性の視角依存性が軽減されて、視野角が広く
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記配向制御
方式は、液晶分子を各画素においてそれぞれ部分的に異
なるプレチルト角で配向させるための配向処理が困難で
あり、したがって、実用化が難しいという問題をもって
いる。

【００１１】一方、上記電圧制御方式では、配向処理が
通常の処理でよく、また分割電極も現在のフォトリソグ
ラフィ技術で形成できるため、実用化が可能であるが、
この電圧制御方式では、各分割電極にそれぞれ異なる電
圧値の駆動信号を供給しなければならないため、液晶表
示素子の駆動制御が複雑になってしまう。

【００１２】この発明の目的は、従来考えられている電
圧制御方式のように分割電極ごとにそれぞれ異なる電圧
値の駆動信号を供給することなく、液晶分子の立上り配
向状態を各画素内において部分的に異ならせて視野角を
改善することができる、広視野角でかつ表示駆動が簡単
な液晶表示素子を提供することにある。を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、電極と配向
膜とを設けた一方の基板と、電極と複数の色カラーフィ
ルタと配向膜とを設けた他方の基板との間に液晶を挟持
し、かつ前記液晶の分子を両基板間においてツイスト配
向させた液晶表示素子において、カラーフィルタを設け
た基板側の電極を、前記カラーフィルタの下側と上側と
に設け、前記カラーフィルタの上側の電極を各画素の所
定の領域に対応させ、前記カラーフィルタの下側の電極
を前記各画素の他の領域に対応させるとともに、前記カ
ラーフィルタを、着色されたフィルタ層と無着色のフィ
ルタ層とからなる二層膜としたことを特徴とするもので
ある。

【００１４】また、この発明は、上記液晶表示素子にお
いて、カラーフィルタを設けた基板側の電極を、前記カ
ラーフィルタの下側と上側とに設け、前記カラーフィル
タの上側の電極を各画素の所定の領域に対応させ、前記
カラーフィルタの下側の電極を前記各画素の他の領域に
対応させるとともに、前記カラーフィルタを、顔料濃度
の低い厚膜フィルタとしたことを特徴とするものであ
る。

【００１５】さらに、この発明は、上記液晶表示素子に
おいて、カラーフィルタを設けた基板側の電極を、前記
カラーフィルタの下側と上側とに設け、前記カラーフィ
ルタの上側の電極を各画素の所定の領域に対応させ、前
記カラーフィルタの下側の電極を前記各画素の他の領域
に対応させるとともに、各色のカラーフィルタの少なく
とも１つの色のカラーフィルタに、その誘電率を変化さ
せるための不純物を添加し、これらのカラーフィルタの
不純物濃度を、全ての色のカラーフィルタの誘電率がほ
ぼ等しくなるように調整したことを特徴とするものであ
る。

【００１６】上記のように、カラーフィルタを設けた基
板側の電極を前記カラーフィルタの下側と上側とに設け
るとともに、その上側の電極を各画素の所定の領域に対
応させ、下側の電極を前記各画素の他の領域に対応させ
ておけば、各画素における一方の基板の電極と、他方の
基板の下側および上側の電極との間に印加される電圧が
同じであっても、各画素の液晶に印加される有効な電圧
が、カラーフィルタの下側の電極が対応する領域と、カ
ラーフィルタの上側の電極が対応する領域とで異なるた
め、これらの領域の液晶分子が、互いに異なる立上がり
角で立上がり配向する。

【００１７】このため、この発明によれば、液晶分子の
立上り配向状態を各画素内において部分的に異ならせて
視野角を改善し、広い視野角を得ることができるし、ま
た、各画素におけるカラーフィルタの下側と上側の電極
に印加する駆動信号が同じ信号でよく、したがって従来
考えられている電圧制御方式のように分割電極にそれぞ
れ異なる電圧値の駆動信号を供給する必要はないから、
表示駆動を簡単に行なうことができる。

【００１８】また、上記のように、カラーフィルタを、
着色されたフィルタ層と無着色のフィルタ層とからなる
二層膜とするか、あるいは顔料濃度の低い厚膜フィルタ
とすれば、カラーフィルタの光の透過率を悪くすること
なくそのインピーダンスを大きくすることができるた
め、各画素の液晶に印加される有効な電圧を、前記カラ
ーフィルタの下側の電極が対応する領域と、前記カラー
フィルタの上側の電極が対応する領域とで大きく異なら
せて、より広い視野角を得ることができる。

【００１９】また、上記のように、各色のカラーフィル
タの少なくとも１つの色のカラーフィルタに、その誘電
率を変化させるための不純物を添加し、これらのカラー
フィルタの不純物濃度を、全ての色のカラーフィルタの
誘電率がほぼ等しくなるように調整すれば、全ての色の
カラーフィルタが対応する画素の視野角をほぼ同じにす
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

［第１の実施例］図１および図２はこの発明の第１の実
施例を示す図であり、図１は液晶表示素子の一部分の断
面図、図２はそのカラーフィルタを設けた基板の配向膜
を省略した平面図である。

【００２１】この実施例の液晶表示素子は、ＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）を能動素子とするアクティブマトリッ
クス型のものであり、ガラス等からなる一対の透明基板
のうち、図１において上側の基板（以下、上基板とい
う）１には、行方向および列方向に配列されたＩＴＯ膜
等の透明導電膜からなる複数の画素電極３と、これら画
素電極３にそれぞれ対応する複数のＴＦＴ４とが設けら
れるとともに、その上に配向膜１０が形成されている。

【００２２】上記ＴＦＴ４は、基板１上に形成されたゲ
ート電極５と、このゲート電極５を覆うゲート絶縁膜６
と、このゲート絶縁膜６の上に前記ゲート電極５と対向
させて形成されたｉ型半導体膜７と、このｉ型半導体膜
７の両側部の上にｎ型半導体膜（図示せず）を介して形
成されたソース電極８およびドレイン電極９とからなっ
ている。

【００２３】なお、図１では省略しているが、上記上基
板１には、各行のＴＦＴ４にゲート信号を供給するゲー
トラインと、各列のＴＦＴ４にデータ信号を供給するデ
ータラインとが設けられており、前記ゲートラインは基
板１上に配線され、ＴＦＴ４のゲート電極は前記ゲート
ラインに一体に形成されている。

【００２４】また、上記ＴＦＴ４のゲート絶縁膜（透明
膜）６は、基板１のほぼ全面にわたって形成されてお
り、上記データラインはゲート絶縁膜６の上に配線され
てＴＦＴ４のドレイン電極に接続され、画素電極３はゲ
ート絶縁膜６の上に形成されてＴＦＴ４のソース電極に
接続されている。

【００２５】一方、図１において下側の基板（以下、下
基板という）２には、上記上基板１の全ての画素電極３
に対向する一枚膜状の第１の対向電極１１および、前記
画素電極３に対してそれぞれ部分的に対向する第２の対
向電極１２と、複数の色、例えば赤，緑，青の三色のカ
ラーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦと、一般にブラックマト
リックスと呼ばれる遮光膜１４とが設けられるととも
に、その上に配向膜１５が形成されている。

【００２６】上記第１および第２の対向電極１１，１２
は、いずれもＩＴＯ膜等の透明導電膜からなっており、
一枚膜状の第１の対向電極１１はカラーフィルタＲＦ，
ＧＦ，ＢＦの下側に設けられ、第２の対向電極１２は上
記カラーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦの上側に設けられて
いる。

【００２７】すなわち、上記第１の対向電極（以下、下
側対向電極という）１１は、下基板２の上に形成されて
おり、この下側対向電極１１の上に、上記遮光膜１４と
カラーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦとが設けられ、このカ
ラーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦの上に上記第２の対向電
極（以下、上側対向電極という）１２が形成されてい
る。

【００２８】なお、上記遮光膜１４は、Ｃr （クロム）
等の導電性金属膜からなっており、上基板１の各画素電
極３にそれぞれ対応させて開口１４ａを設けた格子状パ
ターンに形成されている。

【００２９】また、上記カラーフィルタＲＦ，ＧＦ，Ｂ
Ｆは、各画素電極列にそれぞれ対応するストライプ状に
形成され、赤色フィルタＲＦ、緑色フィルタＧＦ、フィ
ルタＢＦの順に交互に並べて設けられている。このカラ
ーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦは、上記遮光膜１４の開口
１４ａによって面積を規制される画素（各画素電極３に
対応する部分）の幅より若干広幅に形成されており、そ
の両側縁は遮光膜１４の上に重なっている。

【００３０】そして、上側対向電極１２は、各色のカラ
ーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢのほぼ中央から片側の部分
の上に、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの長さ方向に
沿わせて設けられており、これら上側対向電極１２はそ
れぞれ、その長さ方向の端部（両端でも一端でもよい）
を上記下側対向電極１１の上に重ねて形成することによ
り、下側対向電極１１に電気的に接続されている。

【００３１】なお、この実施例では、各画素の上記下側
対向電極１１が対応する領域の幅Ｗ2 と上側対向電極１
２が対応する領域の幅Ｗ2 との比を、Ｗ1 ：Ｗ2 ＝約
４：６とすることにより、各画素の下側対向電極１１が
対応する領域の面積と、上側対向電極１２が対応する領
域の面積との比を、約４：６としている。

【００３２】また、上記各色のカラーフィルタＦＲ，Ｆ
Ｇ，ＦＢは、それぞれ、着色されたフィルタ層（以下、
着色フィルタ層という）１３ａの上に、無着色のフィル
タ層（以下、無着色フィルタ層という）１３ｂを設けた
二層膜とされている。

【００３３】上記着色フィルタ層１３ａは、無色透明な
フィルタ基材に顔料を添加したものであり、赤色フィル
タＦＲの着色フィルタ層１３ａには赤色の顔料が添加さ
れ、緑色フィルタＦＧの着色フィルタ層１３ａには緑色
の顔料が添加され、青色フィルタＦＧの着色フィルタ層
１３ａには青色の顔料が添加されている。また、無着色
フィルタ層１３ｂは、上記無色透明なフィルタ基材から
なっている。

【００３４】これら各色のカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，
ＦＢの着色フィルタ層１３ａの顔料濃度は、液晶表示素
子に設けられる通常のカラーフィルタの顔料濃度と同じ
であり、この着色フィルタ層１３ａは、光の透過率が充
分高くしかも鮮明な着色光が得られる厚さに形成され、
無着色フィルタ層１３ｂは、カラーフィルタ全体の誘電
率（着色フィルタ層１３ａと無着色フィルタ層１３ｂの
トータルの誘電率）が所定の値になる厚さに形成されて
いる。

【００３５】なお、この実施例では、上記着色フィルタ
層１３ａの厚さを約１．２μｍ、無着色フィルタ層１３
ｂの厚さを約０．６μｍとして、カラーフィルタＦＲ，
ＦＧ，ＦＢの総厚を約１．８μｍとしている。

【００３６】そして、上記一対の基板１，２は、その電
極等を形成した面を互いに対向させて、図示しない枠状
のシール材を介して接合されており、これら両基板１，
２間の間隙に液晶１６が挟持されている。この液晶１６
の分子は、両基板１，２間において所定のツイスト角
（ＴＮモードではほぼ９０°、ＳＴＮモードでは１８０
〜２７０°）でツイスト配向している。また、図１では
省略しているが、上記一対の基板１，２の外面には、そ
れぞれ偏光板が配置される。

【００３７】この液晶表示素子は、その下基板２の下側
対向電極１１とこの下側対向電極１１に電気的に接続さ
れている上側対向電極１２とに同じ駆動信号（基準電位
の信号）を印加するとともに、上基板１の各ゲートライ
ンに順次ゲート信号を供給し、それに同期させて各デー
タラインにデータ信号を供給することにより、ＴＦＴ４
を介して各画素電極３に前記データ信号の電位に対応す
る駆動電圧を印加することによって駆動される。

【００３８】この場合、液晶１６の分子は、各画素電極
３と対向電極１１，１２との間に印加される電圧に応じ
て立上り配向し、この液晶分子の配向状態の変化に応じ
て液晶層での光の複屈折作用が変化するため、電極間へ
の印加電圧を、液晶のしきい値電圧Ｖthと、液晶分子が
基板面に対してほぼ垂直に近い状態まで立上がり配向す
る電圧Ｖa との間において制御することにより、明るさ
に階調をもたせた階調表示を行なわせることが可能であ
る。

【００３９】また、この液晶表示素子においては、カラ
ーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを設けた下基板２側の対向
電極を、前記カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と
上側とに設けるとともに、その上側の電極１２を各画素
の所定の領域に対応させ、下側の電極１１を前記各画素
の他の領域に対応させているため、各画素における上基
板１の画素電極３と、下基板２の下側および上側の対向
電極１１，１２との間に印加される電圧が同じであって
も、各画素の液晶１６に印加される有効な電圧が、カラ
ーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側の対向電極１１が対
応する領域と、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの上側
の対向電極１２が対応する領域とで異なり、これら２つ
の領域の液晶分子が、互いに異なる立上がり角で立上が
り配向する。

【００４０】すなわち、上記液晶表示素子では、カラー
フィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と上側の対向電極１
１，１２を電気的に接続しているため、画素電極３と下
側対向電極１１との間と、画素電極３と上側対向電極１
２との間には、同じ電圧が印加されるが、下側対向電極
１１が対応する領域の液晶１６に印加される有効な電圧
は、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢのインピーダンス
による電圧降下を生じた電圧であり、上側対向電極１１
が対応する領域の液晶１６に印加される有効な電圧は、
カラーフィルタでの電圧降下がない高い電圧である。

【００４１】したがって、各画素における液晶分子の立
上り角（基板１，２面に対する角度）は、下側対向電極
１１が対応する領域では小さく、上側対向電極１２が対
応する領域では大きい。

【００４２】このように、上記液晶表示素子は、電圧を
印加したときの液晶分子の立上り配向状態が各画素の２
つの領域において互いに異なるため、視角による見かけ
上のΔｎ・ｄの値の変化、つまり電圧−透過率特性の視
角依存性が、前記２つの領域で異なるから、画素全体で
の見かけ上の視角依存性が軽減され、広い視角範囲にわ
たって階調反転のない良好な表示が得られる。

【００４３】すなわち、この実施例の液晶表示素子は、
従来考えられている電圧制御方式のように分割電極にそ
れぞれ異なる電圧値の駆動信号を供給することなく、液
晶分子の立上り配向状態を各画素内において部分的に異
ならせて視野角を改善したものであり、この液晶表示素
子の法線から最適視角方向（通常は画面の下縁方向に若
干傾いた方向）への視野角は、約５０°とかなり広い。

【００４４】なお、液晶表示素子の画素の大きさ（面
積）は、通常の観察距離からは人間の目では１つ１つの
画素を認識することができない極く小さな大きさであ
り、例えばパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器用のも
のでも画素幅が１００μｍ〜２００μｍ程度であるた
め、上記２つの領域は人間の目の分解能では認識でき
ず、したがって、上記液晶表示素子の各画素は、その２
つの領域の出射光の強度を平均した明るさの画素として
認識される。

【００４５】また、上記液晶表示素子においては、各画
素におけるカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と上
側の対向電極１１，１２に印加する駆動信号が同じ信号
でよく、したがって従来考えられている電圧制御方式の
ように分割電極にそれぞれ異なる電圧値の駆動信号を供
給する必要はないから、表示駆動を簡単に行なうことが
できる。

【００４６】しかも、この実施例では、上記カラーフィ
ルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを、着色フィルタ層１３ａと無着
色フィルタ層１３ｂとからなる二層膜としているため、
カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを、光の透過率を悪く
することなく厚くして、そのインピーダンスを大きくす
ることができ、したがって、各画素の液晶１６に印加さ
れる有効な電圧を、カラーフィルタの下側の対向電極１
１が対応する領域と、上側の対向電極１２が対応する領
域とで大きく異ならせて、より広い視野角を得ることが
できる。

【００４７】すなわち、上記カラーフィルタＦＲ，Ｆ
Ｇ，ＦＢを、着色フィルタ層１３ａだけからなる単層膜
としたのでは、カラーフィルタのインピーダンスが小さ
いため、各画素における２つの領域の液晶１６に印加さ
れる有効な電圧の差が小さく、広い視野角が得られる効
果が小さい。また、カラーフィルタのインピーダンスを
大きくするために前記着色フィルタ層１３ａを厚くする
と、光の透過比が悪くなって表示が暗くなってしまう。

【００４８】しかし、上記実施例のように、カラーフィ
ルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを、着色フィルタ層１３ａと無着
色フィルタ層１３ｂとからなる二層膜とするとともに、
前記着色フィルタ層１３ａを、光の透過率が充分高くし
かも鮮明な着色光が得られる厚さに形成し、無着色フィ
ルタ層１３ｂを、カラーフィルタ全体の誘電率が所定の
値になる厚さに形成すれば、カラーフィルタＦＲ，Ｆ
Ｇ，ＦＢのインピーダンスを、光の透過率を悪くするこ
となく大きくすることができる。

【００４９】したがって、各画素の液晶１６に印加され
る有効な電圧を、カラーフィルタの下側の対向電極１１
が対応する領域と、上側の対向電極１２が対応する領域
とで大きく異ならせて、より広い視野角を得ることがで
きる。

【００５０】なお、上記実施例では、カラーフィルタＦ
Ｒ，ＦＧ，ＦＢを、着色フィルタ層１３ａの上に無着色
フィルタ層１３ｂを設けた構造としているが、これと逆
に、無着色フィルタ層１３ｂの上に着色フィルタ層１３
ａを設けてもよく、また、前記無着色フィルタ層１３ｂ
は、各色のカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢにまたがっ
て連続する一枚膜状に形成してもよい。

【００５１】［第２の実施例］図３はこの発明の第２の
実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図である。な
お、この実施例の液晶表示素子は、カラーフィルタＦ
Ｒ，ＦＧ，ＦＢの構成が異なるだけで、他の構成は上述
した第１の実施例のものと同じであるから、重複する説
明は図に同符号を付して省略する。

【００５２】この実施例の液晶表示素子は、カラーフィ
ルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを設けた下基板２側の対向電極
を、前記カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と上側
とに設け、その上側の対向電極１２を各画素の所定の領
域に対応させ、下側の対向電極１１を前記各画素の他の
領域に対応させるとともに、前記カラーフィルタＦＲ，
ＦＧ，ＦＢを、顔料濃度の低い厚膜フィルタとしたもの
である。

【００５３】なお、この実施例では、カラーフィルタＦ
Ｒ，ＦＧ，ＦＢの厚さを、上述した第１の実施例におけ
るＦＲ，ＦＧ，ＦＢの総厚とほぼ同じ（約１．８μｍ）
にし、顔料濃度を第１の実施例における着色フィルタ層
１３ａの顔料濃度よりも少なくして、カラーフィルタＦ
Ｒ，ＦＧ，ＦＢの光学特性を、光の透過率が充分高くし
かも鮮明な着色光が得られる特性としている。

【００５４】この実施例の液晶表示素子においても、カ
ラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と上側に対向電極
１１，１２を設け、その上側の対向電極１２を各画素の
所定の領域に対応させ、下側の対向電極１１を前記各画
素の他の領域に対応させているため、従来考えられてい
る電圧制御方式のように分割電極にそれぞれ異なる電圧
値の駆動信号を供給することなく、液晶分子の立上り配
向状態を各画素内において部分的に異ならせて視野角を
改善することができ、したがって、この液晶表示素子
も、広視野角でかつ表示駆動が簡単である。

【００５５】そして、この実施例では、カラーフィルタ
ＦＲ，ＦＧ，ＦＢを、顔料濃度の低い厚膜フィルタとし
ているため、カラーフィルタの光の透過率を悪くするこ
となくそのインピーダンスを大きくすることができ、し
たがって、各画素の液晶１６に印加される有効な電圧
を、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側の対向電極
１１が対応する領域と、上側の対向電極１２が対応する
領域とで大きく異ならせて、より広い視野角を得ること
ができる。

【００５６】また、この実施例によれば、上述した第１
の実施例のように、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを
着色フィルタ層１３ａと無着色フィルタ層１３ｂとから
なる二層膜とする場合に比べて、カラーフィルタＦＲ，
ＦＧ，ＦＢの形成を容易にすることができる。

【００５７】［第３の実施例］図４はこの発明の第３の
実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図である。な
お、この実施例の液晶表示素子は、カラーフィルタＦ
Ｒ，ＦＧ，ＦＢの構成が異なるだけで、他の構成は上述
した第１の実施例のものと同じであるから、重複する説
明は図に同符号を付して省略する。

【００５８】この実施例の液晶表示素子は、カラーフィ
ルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを設けた下基板２側の対向電極
を、前記カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と上側
とに設け、その上側の対向電極１２を各画素の所定の領
域に対応させ、下側の対向電極１１を前記各画素の他の
領域に対応させるとともに、各色のカラーフィルタＦ
Ｒ，ＦＧ，ＦＢのうち、フィルタ固有の誘電率が最も大
きいカラーフィルタを除く他の色のカラーフィルタに、
その誘電率を高くするための不純物を添加し、これらの
カラーフィルタの不純物濃度を、全ての色のカラーフィ
ルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの誘電率がほぼ等しくなるように
調整し、全ての色のカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの
インピーダンスをほぼ一致させたものである。

【００５９】すなわち、カラーフィルタは、その色、つ
まり添加した顔料の種類に応じた誘電率をもっており、
したがって、カラーフィルタのインピーダンスは、その
色によって異なるが、この実施例では、赤、緑、青のカ
ラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢのうち、フィルタ固有の
誘電率が小さい２つの色のカラーフィルタに、ナトリウ
ムイオンや金属イオン等のイオン性不純物を添加すると
ともに、これらカラーフィルタの固有の誘電率に応じて
その不純物濃度を調整して、フィルタ固有の誘電率が小
さい２つの色のカラーフィルタの誘電率を、フィルタ固
有の誘電率が最も大きいカラーフィルタの誘電率とほぼ
等しくしている。

【００６０】なお、図４は、フィルタ固有の誘電率が最
も大きいカラーフィルタが緑色フィルタＧＦである場合
の例を示しており、梨地模様を付したカラーフィルタ、
つまり赤色フィルタＦＲと青色フィルタＦＢが、不純物
を添加したカラーフィルタである。

【００６１】また、この実施例では、カラーフィルタＦ
Ｒ，ＦＧ，ＦＢの誘電率（不純物を添加したカラーフィ
ルタでは、不純物を添加した状態での誘電率）を約４．
５になるようにし、これらカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，
ＦＢを、約１．８μｍの厚さに形成している。

【００６２】この実施例の液晶表示素子においても、カ
ラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と上側に対向電極
１１，１２を設け、その上側の対向電極１２を各画素の
所定の領域に対応させ、下側の対向電極１１を前記各画
素の他の領域に対応させているため、従来考えられてい
る電圧制御方式のように分割電極にそれぞれ異なる電圧
値の駆動信号を供給することなく、液晶分子の立上り配
向状態を各画素内において部分的に異ならせて視野角を
改善することができ、したがって、この液晶表示素子
も、広視野角でかつ表示駆動が簡単である。

【００６３】そして、この実施例では、各色のカラーフ
ィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢのうち、フィルタ固有の誘電率
が最も大きいカラーフィルタを除く他の色のカラーフィ
ルタに、その誘電率を高くするための不純物を添加し、
これらのカラーフィルタの不純物濃度を、全ての色のカ
ラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの誘電率がほぼ等しくな
るように調整しているため、これらの全ての色のカラー
フィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢのインピーダンスがほぼ等し
くなり、全ての色のカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢが
対応する画素の視野角をほぼ同じにすることができる。

【００６４】なお、上記実施例では、フィルタ固有の誘
電率が最も大きいカラーフィルタには不純物を添加して
いないが、全ての色のカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢ
に、その誘電率を高くするための不純物を添加して、こ
れらのカラーフィルタの不純物濃度を、全ての色のカラ
ーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの誘電率がほぼ等しくなる
ように調整してもよく、また、カラーフィルタに添加す
る不純物は、ナトリウムイオンや金属イオン等のイオン
性不純物に限らず、例えば金属または金属酸化物等の微
粒子等でもよい。

【００６５】［他の実施例］なお、上記第１〜第３の実
施例の液晶表示素子は、いずれも、カラーフィルタＲ
Ｆ，ＧＦ，ＢＦの上側の対向電極１２を、その端部にお
いてカラーフィルタＲＦ，ＧＦ，ＢＦの下側の対向電極
１１に電気的に接続したものであるが、前記上側の対向
電極１２は、その一側をカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，Ｆ
Ｂの側面に延長させて、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，Ｆ
Ｂ相互間の間隙部において遮光膜１４を介して下側対向
電極１１に電気的に接続してもよい。

【００６６】また、前記上側の対向電極１２は、この上
側対向電極１２と下側対向電極１１およびその間のカラ
ーフィルタとで構成される容量を介して、前記下側の対
向電極１１と電気的に接続してもよい。

【００６７】さらに、上記第１〜第３の実施例は、これ
らを組合わせてもよく、例えば、第１の実施例と第２の
実施例とを組合わせた構成、すなわち、各色のカラーフ
ィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを、着色フィルタ層１３ａと無
着色フィルタ層１３ｂとからなる二層膜とするととも
に、前記着色フィルタ層１３ａを、顔料濃度の低い厚膜
層とした構成とすれば、カラーフィルタの光の透過率を
悪くすることなくそのインピーダンスをより大きくし
て、さらに広い視野角を得ることができる。

【００６８】また、第１の実施例と第３の実施例とを組
合わせた構成、つまり、各色のカラーフィルタＦＲ，Ｆ
Ｇ，ＦＢを、着色フィルタ層１３ａと無着色フィルタ層
１３ｂとからなる二層膜とするとともに、全ての色のカ
ラーフィルタ、もしくはフィルタ固有の誘電率が最も大
きいカラーフィルタを除く他の色のカラーフィルタに、
その誘電率を高くするための不純物を添加し、これらの
カラーフィルタの不純物濃度を、全ての色のカラーフィ
ルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの誘電率がほぼ等しくなるように
調整した構成とすれば、広い視野角を得るとともに、全
ての色のカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢが対応する画
素の視野角をほぼ同じにすることができる。

【００６９】さらに、第２の実施例と第３の実施例とを
組合わせた構成、つまり、各色のカラーフィルタＦＲ，
ＦＧ，ＦＢを、顔料濃度の低い厚膜フィルタとするとと
もに、全ての色のカラーフィルタ、もしくはフィルタ固
有の誘電率が最も大きいカラーフィルタを除く他の色の
カラーフィルタに、その誘電率を高くするための不純物
を添加し、これらのカラーフィルタの不純物濃度を、全
ての色のカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの誘電率がほ
ぼ等しくなるように調整した構成とすれば、広い視野角
を得るとともに、全ての色のカラーフィルタＦＲ，Ｆ
Ｇ，ＦＢが対応する画素の視野角をほぼ同じにすること
ができる。

【００７０】また、上記第１〜第３の実施例では、対向
電極を設ける基板にカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを
設けているが、このカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢ
は、画素電極を設ける基板に設けてもよく、その場合
は、前記対向電極は上記各実施例における下側対向電極
１１だけとし、前記画素電極を、カラーフィルタの下側
と上側とに設けて、カラーフィルタの上側の画素電極を
各画素の所定の領域に対応させ、カラーフィルタの下側
の画素電極を前記各画素の他の領域に対応させればよ
い。

【００７１】その実施例を説明すると、図５はこの発明
の第４の実施例を示す、カラーフィルタを設けた基板の
一部分の断面図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれ
ぞれ、カラーフィルタの上側の画素電極と下側の画素電
極との電気的接続例を示している。

【００７２】なお、図５において、第１の実施例で説明
したものと同じものについては、図に同符号を付してそ
の説明を省略する。また、図５には、１つの色のカラー
フィルタ（ここでは赤色フィルタＲＦ）部分だけを示し
たが、他の色のカラーフィルタ部分も同様な構成となっ
ている。

【００７３】この実施例の液晶表示素子は、画素電極を
設ける基板１にカラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを設け
るとともに、前記画素電極を、カラーフィルタＦＲ，Ｆ
Ｇ，ＦＢの下側と上側とに設けたものであり、カラーフ
ィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側の画素電極３ａを画素全
体に対応する大きさに形成され、カラーフィルタＦＲ，
ＦＧ，ＦＢの上側の画素電極３ｂは、画素の所定の領域
に対応させて形成されている。

【００７４】そして、この実施例では、（ａ）のよう
に、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側の画素電極
３ａをＴＦＴ４のソース電極８に接続し、この下側画素
電極３ａのＴＦＴ接続部の上側の画素電極３ｂを電気的
に接続するか、あるいは（ｂ）または（ｃ）のように、
下側画素電極３ａと上側画素電極３ｂのいずれか一方を
ＴＦＴ４のソース電極８に接続し、他方の画素電極を、
両画素電極３ａ，３ｂとその間のカラーフィルタとで構
成される容量を介して前記一方の画素電極に電気的に接
続している。

【００７５】また、この実施例では、上記カラーフィル
タＦＲ，ＦＧ，ＦＢを、上述した第１〜第３の実施例の
構成のいずれか、例えば、第２の実施例のような、顔料
濃度の低い厚膜フィルタとしている。

【００７６】この実施例の液晶表示素子においても、カ
ラーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの下側と上側に画素電極
３ａ，３ｂを設け、その上側の画素電極３ｂを各画素の
所定の領域に対応させ、下側の画素電極３ａを前記各画
素の他の領域に対応させているため、従来考えられてい
る電圧制御方式のように分割電極にそれぞれ異なる電圧
値の駆動信号を供給することなく、液晶分子の立上り配
向状態を各画素内において部分的に異ならせて視野角を
改善することができ、したがって、この液晶表示素子
も、広視野角でかつ表示駆動が簡単である。

【００７７】そして、この実施例においても、上記カラ
ーフィルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢを、上述した第１の実施例
または第２の実施例のような構成とすれば、カラーフィ
ルタＦＲ，ＦＧ，ＦＢの光の透過率を悪くすることなく
そのインピーダンスを大きくして、より広い視野角を得
ることができるし、また、カラーフィルタＦＲ，ＦＧ，
ＦＢを、上述した第３の実施例のような構成とすれば、
全ての色のカラーフィルタが対応する画素の視野角をほ
ぼ同じにすることができる。

【００７８】また、上記各実施例の液晶表示素子は、Ｔ
ＦＴ４を能動素子とするアクティブマトリックス型のも
のであるが、この発明は、ＭＩＭ等の２端子の非線形抵
抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス型の液
晶表示素子や、単純マトリックス型の液晶表示素子にも
適用することができる。

【００７９】

【発明の効果】この発明によれば、カラーフィルタを設
けた基板側の電極を前記カラーフィルタの下側と上側と
に設け、その上側の電極を各画素の所定の領域に対応さ
せ、下側の電極を前記各画素の他の領域に対応させてい
るため、従来考えられている電圧制御方式のように分割
電極にそれぞれ異なる電圧値の駆動信号を供給すること
なく、液晶分子の立上り配向状態を各画素内において部
分的に異ならせて視野角を改善することができ、したが
って、広視野角でかつ表示駆動が簡単な液晶表示素子を
提供することができる。

【００８０】しかも、この発明のように、カラーフィル
タを、着色されたフィルタ層と無着色のフィルタ層とか
らなる二層膜とするか、あるいは顔料濃度の低い厚膜フ
ィルタとすれば、カラーフィルタの光の透過率を悪くす
ることなくそのインピーダンスを大きくすることができ
るため、各画素の液晶に印加される有効な電圧を、前記
カラーフィルタの下側の電極が対応する領域と、前記カ
ラーフィルタの上側の電極が対応する領域とで大きく異
ならせて、より広い視野角を得ることができるし、ま
た、各色のカラーフィルタの少なくとも１つの色のカラ
ーフィルタに、その誘電率を変化させるための不純物を
添加し、これらのカラーフィルタの不純物濃度を、全て
の色のカラーフィルタの誘電率がほぼ等しくなるように
調整すれば、全ての色のカラーフィルタが対応する画素
の視野角をほぼ同じにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す、液晶表示素子
の一部分の断面図

【図２】同じくカラーフィルタを設けた基板の配向膜を
省略した平面図。

【図３】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の
一部分の断面図。

【図４】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の
一部分の断面図。

【図５】この発明の第４の実施例を示す、カラーフィル
タを設けた基板の一部分の断面図。

【符号の説明】

１，２…基板 ３…画素電極 ３ａ…下側画素電極 ３ｂ…上側画素電極 ４…ＴＦＴ １１…下側対向電極 １２…上側対向電極 ＲＦ，ＧＦ，ＢＦ…カラーフィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と配向膜とを設けた一方の基板と、電
   極と複数の色カラーフィルタと配向膜とを設けた他方の
   基板との間に液晶を挟持し、かつ前記液晶の分子を両基
   板間においてツイスト配向させた液晶表示素子におい
   て、 カラーフィルタを設けた基板側の電極を、前記カラーフ
   ィルタの下側と上側とに設け、前記カラーフィルタの上
   側の電極を各画素の所定の領域に対応させ、前記カラー
   フィルタの下側の電極を前記各画素の他の領域に対応さ
   せるとともに、前記カラーフィルタを、着色されたフィ
   ルタ層と無着色のフィルタ層とからなる二層膜としたこ
   とを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】電極と配向膜とを設けた一方の基板と、電
   極と複数の色カラーフィルタと配向膜とを設けた他方の
   基板との間に液晶を挟持し、かつ前記液晶の分子を両基
   板間においてツイスト配向させた液晶表示素子におい
   て、 カラーフィルタを設けた基板側の電極を、前記カラーフ
   ィルタの下側と上側とに設け、前記カラーフィルタの上
   側の電極を各画素の所定の領域に対応させ、前記カラー
   フィルタの下側の電極を前記各画素の他の領域に対応さ
   せるとともに、前記カラーフィルタを、顔料濃度の低い
   厚膜フィルタとしたことを特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】電極と配向膜とを設けた一方の基板と、電
   極と複数の色カラーフィルタと配向膜とを設けた他方の
   基板との間に液晶を挟持し、かつ前記液晶の分子を両基
   板間においてツイスト配向させた液晶表示素子におい
   て、 カラーフィルタを設けた基板側の電極を、前記カラーフ
   ィルタの下側と上側とに設け、前記カラーフィルタの上
   側の電極を各画素の所定の領域に対応させ、前記カラー
   フィルタの下側の電極を前記各画素の他の領域に対応さ
   せるとともに、各色のカラーフィルタの少なくとも１つ
   の色のカラーフィルタに、その誘電率を変化させるため
   の不純物を添加し、これらのカラーフィルタの不純物濃
   度を、全ての色のカラーフィルタの誘電率がほぼ等しく
   なるように調整したことを特徴とする液晶表示素子。