TWI491957B - 液晶顯示用之對向基板及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Description

液晶顯示用之對向基板及液晶顯示裝置
本發明關於液晶顯示用之對向基板及液晶顯示裝置。
一般的液晶顯示裝置例如具備藉由如玻璃基板等的透明基板夾持液晶層之液晶胞。再者，一般的液晶顯示裝置具備在此液晶胞的表面及背面貼附有偏光板及相位差板的液晶面板。例如，利用於與觀察者相反側的背面上配設背光作為光源的構成之液晶顯示裝置，或除了背光還利用室內光等外部光源的液晶顯示裝置。利用外部光源的液晶顯示裝置，係具備在液晶胞貼附有偏光板等的液晶面板。於立體影像液晶顯示裝置及視角控制液晶顯示裝置中，利用背光或外部光源之液晶面板，係按照其顯示目的而控制來自液晶面板表面的光之出射角。
就立體影像液晶顯示裝置或3維顯示器，已知各種方式。此等方式包含利用眼鏡的方式、不使用眼鏡的方式。於如利用色的差異之互補色(anaglyph)方式或利用偏光的偏光眼鏡方式等之使用專用的眼鏡之方式中，在3D視聽時觀察者有載眼鏡的麻煩。近年來，強烈地希望不需要眼鏡的方式。
對於單數或複數的觀察者(以下，各自以「2眼式」「多眼式」表示)，為了調整來自液晶面板表面的光而出射，檢討在液晶面板的表面或背面配設光控制元件之技術。
於不需要眼鏡的立體影像液晶顯示裝置中所用的光控制元件，大概區分為3種方式。
第1是將光學透鏡以2維排列，利用規則的折射之雙凸透鏡方式。雙凸透鏡係以透明樹脂等加工成片狀，貼附在顯示裝置的表面或背面而使用。專利文獻1(日本發明專利第4010564號公報)、專利文獻2(日本發明專利第4213226號公報)中揭示使用雙凸透鏡(雙凸屏幕)之立體影像顯示技術。
第2是將稱為視差屏障的遮光性狹縫沿單一方向2維排列，利用其之排列得到右眼用與左眼用的出射光之視差(parallax)屏障方式。專利文獻3(日本特開2007-11254號公報)、專利文獻4(日本特開2009-139947號公報)、專利文獻5(日本特開2010-210982號公報)中揭示使用視差屏障之立體影像顯示技術。
第3是例如使用藉由電壓施加等而使折射率或相位軸可變之光學元件(例如液晶或鐵電體壓電元件等)，控制與立體影像有關的出射光之可撓性‧透鏡陣列方式。使用液晶透鏡陣列的技術係揭示於專利文獻6(日本特開2000-102038號公報)、專利文獻7(日本發明專利第3940725號公報)中。
視差屏障方式由於使用遮光性的狹縫，有光的穿透率變低之問題。又，於視差屏障方式中，當觀察者的位置不佳時，遮光性狹縫的非顯示區域會妨礙觀察者的觀察，結果無法觀察立體映像的範圍會變廣。
於雙凸透鏡方式及可撓性‧透鏡陣列方式中，視差屏障方式之低穿透率之問題被減輕。然而，單數的觀察者(2眼式)在使用小型的液晶面板之行動電話或遊戲機時，無論是任一方式，液晶面板皆有變厚、變重的傾向。
此外，於上述專利文獻1、2所示的雙凸透鏡方式中，為了實現立體顯示功能，採用將複數單元(比2個大的N個鄰接單元；而且，採用將單元(單位畫素)為全彩顯示時，通常以紅色畫素、綠色畫素、藍色畫素的3色來構成一個單元)彙總，以一個透鏡顯示之技術。因此，液晶顯示的解析度大幅降低，更且2維顯示(通常的顯示)與3維顯示之切換困難。
於第1態樣中，液晶顯示用的對向基板含有透明基板、黑色矩陣、帶狀的複數之透明電極。黑色矩陣係將透明基板的一側之平面上分割成畫素單位或次畫素單位，在平面上形成遮光部與複數的開口部。帶狀的複數之透明電極係在平面上形成在畫素單位或次畫素單位。黑色矩陣係在畫素單位或次畫素單位中含有：含互相平行相對的2邊之框圖案，及與框圖案的2邊呈平行且形成在畫素單位或次畫素單位之中央部的線狀之中央圖案。複數的透明電極之各自係與框圖案的2邊及中央圖案呈平行，於與框圖案的2邊之長度方向呈垂直的截面中，對於中央圖案對稱地配置。
於第2態樣中，液晶顯示裝置之具備主動元件的陣列基板與對向基板係夾持液晶層而相向。陣列基板係在配置成矩陣狀的每畫素或次畫素，具備與主動元件電連接的條紋狀或梳齒狀之畫素電極。對向基板含有黑色矩陣與帶狀的複數之透明電極。黑色矩陣係將透明基板一側之平面上分割成畫素或次畫素的單位，於平面上形成遮光部與複數的開口部。帶狀的複數之透明電極係在平面上形成為畫素或次畫素之單位。黑色矩陣係在畫素單位或次畫素單位中含有：含互相平行相對的2邊之框圖案，及與框圖案的2邊呈平行且形成在畫素單位或次畫素單位之中央部的線狀之中央圖案。複數的透明電極之各自係與框圖案的2邊、中央圖案及畫素電極呈平行，於與框圖案的2邊之長度方向呈垂直的截面中，對於中央圖案對稱配置，於截面的水平方向中，成為與畫素電極錯開的位置。
以下，邊參照圖面邊說明本發明的實施形態。再者，於以下的說明中，對於相同或實質上相同的功能及構成要素，附加相同符號，按照需要進行說明。
於以下的實施形態中，僅說明特徵的部分，省略與通常的液晶顯示裝置之構成要素沒有差異的部分之說明。
於以下的實施形態中，液晶顯示裝置的單一色之顯示單位係當作1個次畫素(subpixel)或1個畫素。
[第1實施形態]
於本實施形態中，說明在畫素或次畫素單位，將複數的帶狀透明電極對稱地配置之液晶顯示用的對向基板及具備此對向基板的液晶顯示裝置。
第1圖係顯示本實施形態的液晶顯示用之對向基板的第1例之部分截面圖。此第1圖顯示畫素或次畫素單位的截面。此第1圖係垂直於黑色矩陣的框圖案之2邊的長度方向之截面。
對向基板1具備透明基板2、黑色矩陣BM、透明樹脂層3與複數的透明電極4。
黑色矩陣BM係形成在透明基板2的一側之平面上。黑色矩陣BM係將透明基板2的平面分割成畫素單位或次畫素單位。黑色矩陣BM係在透明基板2的平面上形成遮光部與透光的複數之開口部。
透明樹脂層3係形成在透明基板2的平面與黑色矩陣BM之上。
複數的透明電極4係在透明基板2的上側，於此第1圖之例中，形成在透明樹脂層3之上。複數的透明電極4具有帶狀的形狀，對於畫素單位或次畫素單位形成。
於本實施形態中，黑色矩陣BM係在畫素單位或次畫素單位中，含有含互相平行相對的2邊之框圖案B1。再者，黑色矩陣BM係與框圖案B1的2邊呈平行，含有在畫素單位或次畫素單位的中央部所形成之線狀的中央圖案B2。
透明電極4的各自係與框圖案B1的2邊及中央圖案B2呈平行。各透明電極4係在與框圖案B1的2邊之長度方向呈垂直的第1圖之截面中，對於通過中央圖案B2的中心軸C對稱地配置。
當在液晶顯示裝置中具備此對向基板1時，透明基板2的另一平面側係朝向觀察者側(液晶顯示裝置的表面側)，透明電極4側係配置在液晶層側。
於第1圖的截面中，透明電極4的截面中心與框圖案B1的截面中心之間的距離D1，係比透明電極4的截面中心與中央圖案B2的截面中心之間的距離D2還短。
於透明基板2的截面之水平方向F2的位置中，複數的透明電極4與框圖案B1之2邊係鄰接。於垂直方向F1中，複數的透明電極4之一部分與框圖案B1之2邊的一部分係重疊。
第2圖係顯示本實施形態的液晶顯示用之對向基板的第2例之部分截面圖。此第2圖係以與上述第1圖同樣的條件為基礎來表現。
於此第2圖的對向基板5中，在透明基板2的一側之平面上，形成黑色矩陣BM與帶狀的複數之透明電極4。
透明樹脂層3係以覆蓋透明基板2的一側之平面、黑色矩陣BM、複數的透明電極4之方式來形成。
於第2圖的對向基板5之截面中，複數之透明電極4的截面中心與框圖案B1之2邊的截面中心之間的距離D1，係比複數之透明電極4的截面中心與中央圖案B2 的截面中心之間的距離還長。於此對向基板5中，複數之透明電極4夾持中央圖案B2，與中央圖案B2接觸。
於透明基板2的截面之水平方向的位置中，複數的透明電極4與中央圖案B2係鄰接。
第3圖係顯示本實施形態的黑色矩陣BM與透明電極4的位置關係之一例的平面圖。此第3圖表示自觀察者側所見的黑色矩陣BM與透明電極4之位置關係。
於對向基板1中，俯視時，黑色矩陣BM的框圖案B1與透明電極4係鄰接。
於對向基板5中，俯視時，黑色矩陣BM的中央圖案B2係與透明電極4鄰接。
第4圖係顯示本實施形態的液晶顯示用之對向基板的第3例之部分截面圖。此第4圖係以與上述第1圖同樣的條件為基礎來表現。
此第4圖的對向基板6，係在形成黑色矩陣BM的透明基板2之平面與透明樹脂層3之間，具備著色層(彩色濾光片)7。
即，於對向基板6中，著色層7係形成在透明基板2的平面與黑色矩陣BM之上。著色層7含有紅濾光片R、綠濾光片G、藍濾光片B中的至少2色。於此對向基板6中，對於畫素或次畫素，具備紅濾光片R、綠濾光片G、藍濾光片B中的任一者。
透明樹脂層3係形成著色層7之上。
複數的透明電極4係形成在透明樹脂層3之上。
於第4圖的截面中，透明電極4的截面中心與框圖案B1的截面中心之間的距離，係比透明電極4的截面中心與中央圖案的截面中心之間的距離還短。於透明基板2的水平方向之F2的位置中，複數的透明電極4與框圖案B1的2邊係鄰接。於垂直方向F1中，複數的透明電極4之一部分與框圖案B1的2邊之一部分係重疊。
第5圖係顯示本實施形態的液晶顯示用之對向基板的第4例之部分截面圖。此第5圖以與上述第4圖同樣的條件為基礎來表現。
此第5圖的對向基板8具有於上述第4圖的對向基板6中進一步增加透明圖案9之構成。
透明圖案9係形成在框圖案B1的2邊與著色層7之間。
於第5圖的截面之水平方向(畫素或次畫素的開口寬度方向)F2中，框圖案B1的2邊與著色層7之間的透明圖案9之寬度W1係比透明電極4之寬度W2還小。
第6圖係顯示本實施形態的液晶顯示用之對向基板的第5例之部分截面圖。此第6圖係以與上述第4圖同樣的條件為基礎來表現。
此第6圖的對向基板10，雖然透明電極4的位置係與第4圖的對向基板6不同，但關於其它構成係相同。
於對向基板10的截面中，複數之透明電極4的截面中心與框圖案B1之2邊的截面中心之間的距離D1，係比複數之透明電極4的截面中心與中央圖案B2的截面中心之間的距離D2還長。於透明基板2的截面之水平方向 F2的位置中，複數之透明電極4與中央圖案B2係鄰接。於垂直方向F1中，複數之透明電極4的一部分與框圖案B2的一部分係重疊。
第7圖係顯示本實施形態的液晶顯示用之對向基板的第6例之部分截面圖。此第7圖係以與上述第6圖同樣的條件為基礎來表現。
此第7圖的對向基板11具有於上述第5圖的對向基板10中進一步增加透明圖案12之構成。
透明圖案12係形成在中央圖案B2與著色層7之間。
於第7圖的截面之水平方向F2中，中央圖案B2與著色層7之間的透明圖案12之寬度W3係比透明電極4的寬度W2還小。
第8圖係顯示本實施形態的液晶顯示用之對向基板的第7例之部分截面圖。此第8圖係以與上述第6圖同樣的條件為基礎來表現。
對向基板12係在上述第6圖的對向基板10之著色層7的中央部設有凹部13。凹部13係在著色層7中，形成在與中央圖案B2相接面之相反側的面之中央部。
以下，說明畫素或次畫素的平面形狀。
畫素或次畫素於俯視時係相對之邊平行的多角形。具體而言，畫素或次畫素的平面形狀可成為正方形、長方形、平行四邊形、折彎成「＜」狀的形狀(V字狀或回力鏢形狀)。
第9圖係顯示「＜」狀次畫素之配置的一例之部分平面圖。於此第9圖中，沿水平方向並列複數的次畫素，形成1個畫素。
第10圖係顯示平行四邊形的次畫素之配置的第1例之部分平面圖。於此第10圖中，沿水平方向中並列不同色的次畫素14r、14g、14b，沿垂直方向並列相同色的次畫素14r、14g、14b。於第10圖中，在次畫素的中央所配置的黑色矩陣BM之中央圖案B2係省略。
第11圖係顯示平行四邊形的次畫素之配置的第2例之部分平面圖。於此第11圖中，沿水平方向並列相同色的次畫素14r、14g、14b，沿垂直方向並列不同色的次畫素14r、14g、14b。藉由沿垂直方向並列的一組14r、14g、14b與沿水平方向並列的複數之次畫素14r、14g、14b，構成畫素14。
第12圖係顯示藉由長方形的次畫素14r、14g、14b所構成之畫素的一例之部分截面圖。於此第12圖中，沿水平方向並列不同色的次畫素14r、14g、14b，沿垂直方向並列相同色的次畫素14r、14g、14b。藉由沿水平方向並列的一組14r、14g、14b，構成畫素14。
以下，說明本實施形態的液晶顯示裝置之具體例。
第13圖係顯示本實施形態的液晶顯示裝置之一例的部分截面圖。此第13圖係顯示畫素或次畫素單位的截面。此第13圖係與黑色矩陣BM的框圖案B1之2邊(側邊)的長度方向呈垂直的截面。
液晶顯示裝置15具備陣列基板16、液晶層17與對向基板8。陣列基板16與對向基板8係夾持液晶層17而相向。
陣列基板16含有主動元件24、透明基板18、絕緣層19a~19c、遮光圖案20a、20b、共通電極21、畫素電極22。陣列基板16的畫素電極22之形成側係與液晶層17相向。
主動元件24例如係使用在可見範圍中透明的複合金屬氧化物作為通道材料之氧化物半導體薄膜電晶體。
於透明基板18之上形成絕緣層19a。
於絕緣層19a之上選擇性地形成遮光圖案20a、20b。
於絕緣層19a與遮光圖案20a、20b之上形成絕緣層19b。
於絕緣層19b之上形成共通電極21。共通電極21例如係可在每畫素或次畫素中成為梳齒狀或條紋狀。
於絕緣層19b與共通電極21之上形成絕緣層19c。
於絕緣層19c之上形成畫素電極22。
於絕緣層19c與畫素電極22之上形成配向膜23。
畫素電極22例如係可在每畫素或次畫素中成為梳齒狀或條紋狀。畫素電極22係與主動元件24電連接。
對向基板8的透明電極4側係與液晶層17相向，透明基板2側係成為觀察者側。
透明電極4的各自係與黑色矩陣BM的框圖案B1之2邊(側邊)及中央圖案B2、畫素電極22、共通電極21的長度方向呈平行。
透明電極4係在與框圖案B1之2邊的長度方向呈垂直的第13圖之截面中，對於通過中央圖案B2的中心軸C對稱地配置。透明電極4係在第13圖的截面之水平方向F2中，成為與畫素電極22錯開的位置。
畫素電極22的長度方向與共通電極21的長度方向係平行。畫素電極22與共通電極21，係在相對於透明基板2、18之平面的垂直方向F2中，隔著絕緣層19c而一部分重疊。共通電極21的一部分係在第13圖的截面之水平方向F2中，於畫素或前述次畫素的中心軸C側，比畫素電極22還突出。
於第13圖的截面之水平方向F2中，陣列基板16的遮光圖案20b之寬度W4係比框圖案的寬度W5還寬。遮光圖案20b係在垂直方向F1的位置中，與框圖案B1重疊。例如，遮光圖案20a、20b係藉由光反射性的金屬薄膜來形成。
例如，液晶層17中所含有的液晶分子，係具有負的介電常數各向異性，液晶分子的長度方向之初期配向係成為垂直。
以下，詳細說明具有如上述的構成之液晶顯示裝置15。
於液晶顯示裝置15中，陣列基板16例如具備如薄膜電晶體(以下稱為TFT)等之主動元件24與畫素電極22。
對向基板8係於俯視時具備與畫素電極22呈平行且處於錯開的位置關係之帶狀透明電極4。對向基板8具 備黑色矩陣BM。黑色矩陣BM係藉由相對邊平行的多角形之框圖案B1來形成開口部。黑色矩陣BM係於俯視時具備與框圖案B1的側邊平行且通過開口部的中央之中央圖案B2。就相對之邊平行的多角形而言，例如可使用長方形、平行四邊形、折彎成「＜」狀的多角形等。
TFT係可藉由矽半導體來形成，也可藉由氧化物半導體來形成。例如，如本實施形態，如當黑色矩陣BM的框圖案B1之線寬W5比陣列基板16的遮光圖案20b之寬度W4窄等時般，主動元件24容易受到光的影響時，較佳為使用以光的可見範圍感度低之氧化物半導體作為通道材料的TFT。使用氧化物半導體TFT時，即使使用線寬W5窄的黑色矩陣BM，也可避免可見光的影響所造成的誤動作。又，使用氧化物半導體TFT時，由於可比使用矽半導體TFT時更加提高畫素或次畫素的開口率，於此觀點中亦宜使用氧化物半導體TFT。就氧化物半導體TFT的代表的通道材料而言，例如使用稱為IGZO的銦、鎵、鋅之複合金屬氧化物。於使用可確保高的開口率之氧化物半導體TFT的液晶顯示裝置15中，在液晶胞化後，具有藉由光配向及電壓施加進行的配向膜的配向處理(預傾角的賦予)變為容易之優點。
就氧化物半導體而言，可採用在可見範圍中透明的複合金屬氧化物。含有如此的金屬氧化物作為成分的半導體材料，例如是含有鋅、銦、錫、鎢、鎂、鎵中之2種以上的元素之氧化物。例如可使用氧化鋅、氧化銦、氧化銦鋅、氧化錫、氧化鎢(WO)、氧化鋅鎵銦 (In-Ga-Zn-O)、氧化銦鎵(In-Ga-O)、氧化鋅錫(Zn-Sn-O)、氧化鋅矽‧錫(Zn-Sn-Si-O)等的材料作為氧化物半導體，也可使用其它材料。此等材料係實質上透明，能帶隙較佳為2.8eV以上，更佳為3.2eV以上。此等材料的構造可為單晶、多晶、微結晶、結晶/非晶質的混晶、奈米結晶散佈存在的非晶質、非晶質中的任一者。氧化物半導體層的膜厚宜為10nm以上。氧化物半導體層例如使用濺鍍法、脈衝雷射堆積法、真空蒸鍍法、CVD(化學蒸氣沈積)法、MBE(分子束磊晶)法、噴墨法、印刷法等之方法來形成。氧化物半導體層較佳為藉由濺鍍法、脈衝雷射沈積法、真空蒸鍍法、噴墨法、印刷法來形成。於濺鍍法，可使用RF磁控濺鍍法、DC濺鍍法，更佳為使用DC濺鍍法。就濺鍍用的起始材料(靶材料)而言，例如可使用氧化物陶瓷材料或金屬靶材料。就真空蒸鍍而言，例如可使用加熱蒸鍍、電子束蒸鍍、離子鍍法。就印刷法而言，例如可使用轉印印刷、膠版印刷、凹版印刷、凹版平版印刷等，也可使用其它方法。就CVD法而言，可使用加熱線圈CVD法、電漿CVD法等。再者，亦可使用使上述金屬的無機鹽(例如氯化物)的水合物溶解於醇等中，煅燒‧燒結而形成氧化物半導體等之其它方法。
於本實施形態中，說明介電常數各向異性為負的液晶，但介電常數各向異性為正的液晶亦可適用於本實施形態。當介電常數各向異性為正的液晶時，液晶為初期水平配向，藉由施加驅動電壓而驅動液晶自基板面站起 來。就液晶材料而言，可使用在分子構造內具備氟原子的液晶材料(以下稱為氟系液晶)。
於本實施形態中，透明電極4係與畫素電極22相向，而且在水平方向F2中成為錯開的位置關係。於透明電極4與畫素電極22之間施加斜電場。藉由此斜電場所進行的液晶驅動中，可驅動比以往縱電場之垂直配向所用的液晶材料更低介電常數(介電常數各向異性小)的液晶材料。於使用垂直配向液晶的液晶顯示裝置中，藉由以往的縱電場進行液晶驅動時，由於在電壓施加時液晶的倒下方向不固定，故必須預先固定液晶的倒下方向。液晶係使用配向膜，例如賦予自基板表面的法線方向起0.1°~1.5°左右的預傾角。相對於此，於本實施形態中，藉由斜電場來驅動液晶，可不使用配向膜來對液晶賦予預傾角，而可驅動液晶。
於本實施態樣中，在液晶驅動的電壓施加時，在陣列基板16側之畫素電極22與共通電極21之突出部21c，實質上發生強電場。藉由此電場，即使使用低介電常數(介電常數各向異性小)的液晶材料，也可高速地驅動液晶。再者，藉由突出部21c之作用，可以低電壓驅動液晶，低耗電化係成為可能。一般地，介電常數各向異性小的液晶材料其黏度低，當施加同程度的電場強度時，可得到高速響應。氟系液晶的介電常數低，離子性雜質的混入少，因雜質所致的電壓保持率降低等之性能的劣化小，不易發生顯示不均及顯示的殘影。例如可使用在室溫附近的雙折射率為0.1左右之向列液晶作為介電 常數各向異性為負的液晶。就介電常數各向異性為正的液晶而言，可採用各種的液晶材料。液晶層17的厚度係沒有特別的限定。本實施形態可有效地使用之液晶層17的△nd，例如約300nm至500nm之範圍。
例如，就配向膜23而言，可將聚醯亞胺系有機高分子膜或含有聚矽氧烷構造的有機高分子膜予以加熱硬膜而使用。配向膜23係可在紫外線等的光配向，或液晶胞化後經併用光配向與電壓施加，而賦予例如0.1°~1.5°左右的預傾角之配向維持層。對配向膜23進行配向處理時所使用的光，係可為偏光或非偏光。於液晶胞化後，藉由將接近液晶的驅動條件之電壓施予至畫素電極22等，可固定液晶的倒下方向。藉由對配向膜23賦予預傾角，可使液晶的驅動電壓成為低電壓化，可提供低耗電的液晶顯示裝置15。
於第13圖中，省略偏光板及相位差板之圖示，但例如對於液晶顯示裝置15，可在偏光板的表面或背面貼合1至3片的相位差板而使用。
對向基板8例如具備如玻璃等的透明基板2、含有框圖案B1與中央圖案B2的黑色矩陣BM、透明圖案9、複數色的著色層7、透明樹脂層3、帶狀的透明電極4與配向膜25。框圖案B1包含互相相對的平行線狀之2邊。此處，「線狀」及「帶狀」皆為具有一定寬度的圖案。例如，「帶狀」係寬度比「線狀」還寬。於本實施形態中，框圖案B1所含有的線狀之2邊係條紋狀，帶狀的複數之透明電極4亦為條紋狀。於本實施形態中，「線狀」 「帶狀」「條紋狀」的畫線寬係可以根據液晶顯示的畫面尺寸、必要的開口率、後述的配光角等之條件來適宜調整。於如第13圖的截面視圖時，透明電極9的位置係可在透明樹脂層3之上部，可在透明基板2與黑色矩陣BM之間，可在黑色矩陣與著色層7之間，也可在著色層7與透明基板3之間，沒有特別的限定。再者，於俯視時，畫素或次畫素的形狀例如成為如上述第10圖所示之平行四邊形。平行四邊形的傾斜角度係在立體影像顯示時沒有發生波紋的例如30度之角度。又，於第10圖中，省略在畫素或次畫素的中央所配置的黑色矩陣BM之中央圖案B2。
陣列基板16例如含有如玻璃等的透明基板18、絕緣層19a~19c、遮光圖案20a、20b、共通電極21、畫素電極22與配向膜23。共通電極21係與帶狀的透明電極4相同的共通電位(共同)。於不太需要液晶的高速響應之用途中，可省略陣列基板16側的共通電極21。遮光圖案20a、20b即使使用主動元件24之配線所用的金屬薄膜亦可。就遮光圖案20a、20b而言，例如可使用銅或鋁的薄膜、或此等的合金薄膜。就遮光圖案20a、20b而言，例如可使用在銅或鋁等的金屬薄膜上積層有鉬、鈦、鉻等的高熔點金屬而成之薄膜的圖案。例如藉由使用鋁或銀或此等的合金薄膜作為遮光圖案20a、20b，可將此遮光圖案20b使用作為後述的半透射型液晶顯示裝置之光的反射膜。使用鋁或鋁合金的薄膜時，可使用氧化鋁(Al2 O3 )作為保護層。
於本實施形態中，透明電極4、畫素電極22、共通電極21、黑色矩陣BM的框圖案B1之2邊、中央圖案B2係各自的長度方向為平行。於畫素或次畫素中，複數的透明電極4與複數的畫素電極22，係在以通過中央圖案B2的中心軸C為基準之線對稱的位置。於畫素或次畫素中，複數的透明電極4與複數的畫素電極22係在水平方向F2中成為(俯視時)錯開的位置關係。對向基板8側的透明電極4與陣列基板16側的共通電極21係在垂直方向F1中成為夾持畫素電極22的配置關係，在水平方向F2中各自成為錯開的位置關係。
以下，使用畫素或次畫素的1/2部分截面圖之第14圖及第15圖，說明液晶顯示裝置15的液晶層17之液晶分子的動作。
第14圖係顯示未施加驅動電壓時的中心軸C之左側的畫素或次畫素之液晶狀態的一例之部分截面圖。
於第14圖中，液晶分子17a~17h係在未施加驅動電壓時，於陣列基板16、對向基板8的各自之表面(配向膜23、25之上面)上垂直地配向。
第15圖係顯示驅動電壓施加時的中心軸C之左側的畫素或次畫素之液晶狀態的一例之部分截面圖。
如此第15圖所示，於驅動電壓施加時，形成自陣列基板15的畫素電極22起，朝向對向基板8的共同電位之透明電極4之電力線26，液晶分子17a~18g係以垂直於電力線26的方式倒下。
於驅動電壓施加時的陣列基板16側，形成自畫素電極22至共通電極21的電力線27，液晶分子17h係以垂直於電力線27的方式倒下。
液晶分子17a~17h的倒下量(斜率的變化)係藉由電壓的大小與相對於畫素電極22的位置來大致決定。於第15圖的截面中，液晶分子17a~17h的長度方向係在自畫素或次畫素的開口部之中央至左側為止，保持傾斜，但黑色矩陣BM的框圖案B1及中央圖案B2的正下方附近之液晶分子17i~17k仍然大致為垂直配向的狀態。
藉由液晶分子17a~17k的倒下之偏差，及使黑色矩陣BM的框圖案B1及中央圖案B2與陣列基板16側的遮光圖案20a、20b之大小不同，可對來自畫素或次畫素的開口之光賦予配光角(出射角)α。此配光角係藉由使在後述的背光之邊緣光的兩側所具備的固態發光元件之發光與液晶驅動同步，而可進一步強調。例如，不是僅將固態發光元件的LED當作邊緣光，當在對角的角落部集中配置時，可實現左右‧上下方向的立體影像顯示，可提高使用者的觀看容易性。
第15圖中所示的透明圖案9，係可增加來自畫素或次畫素的開口(透光)部之框側(在第15圖的截面之左側)的出射光。垂直方向F1中與透明圖案9重疊的著色層7之部分係膜厚變薄。因此，可增加來自畫素或次畫素的開口部之端部的穿透光。
如此地，本實施形態的液晶顯示裝置15係在畫素或次畫素內，於水平方向F2中具有穿透率不同的複數區域 。例如，使用液晶顯示裝置15進行通常的2維顯示時，藉由利用經由透明圖案9的出射光，可實現高亮度且動態的液晶顯示，觀察者即使在明亮的室內等，也可充分地視覺辨認映像。
就代替而言，如上述第8圖中所示，藉由部分地改變著色層7的厚度，可利用來自薄的著色層7之明亮的出射光於動態顯示。
於第15圖中雖然圖示中心軸C的左側，但可藉由不同的主動元件24來驅動此圖示側的畫素電極22與未圖示的中心軸C之右側的畫素電極22。可使此等2個畫素電極22的電壓施加時機與後述的邊緣光之兩側所具備的固態發光元件之發光同步，於3維影像顯示時，藉由錯開右眼用的出射光之時機與左眼用的出射光之時機，可增進立體影像顯示之效果。
例如，對畫素或次畫素分配2個主動元件24。根據不同的映像信號，對2個主動元件施加24電壓，以驅動液晶層17中所含有液晶。藉此，可進行有效的立體影像顯示。
例如，液晶顯示裝置15係藉由使右眼用的出射光之時機與左眼用的出射光之時機成為相同時機，而且賦予相同的映像信號，可顯示視野角廣的2維影像。
於第15圖中，光的出射角之配光角α係根據觀察者的位置或距離、人數、液晶顯示裝置15的畫面尺寸、液晶層17或著色層7等的厚度尺寸等，可各種地設定。作為立體影像顯示裝置的配光角α，例如設定在2度~20 度之範圍內。水平方向中之黑色矩陣BM的端部與遮光圖案20b的端部之間的寬度(尺寸差)W6係可適宜地設定。當來自後述背光的左眼用‧右眼用之出射光的角度之差距小時，例如較佳為3μm~30μm之大一點地設定寬度W6。當來自背光的左眼用‧右眼用之出射光的配光角接近目的之配光角α時，寬度W6例如小到0μm~5μm，可提高畫素的開口率。於垂直方向F1中，畫素電極22與共通電極21重疊的重疊部L係作為輔助容量，可利用於液晶顯示。
為了緩和液晶顯示的殘影，對畫素電極22或透明電極4等，可施加offset(電壓偏移)作為驅動電壓。以2個以上的主動元件24來驅動1個畫素或次畫素時，亦可調整其中一個主動元件24的驅動電壓之時機或施加電壓的波形。以2個以上的主動元件24進行驅動時，offset亦可隨著電壓的大小而錯開電壓施加的時機。以液晶響應性的改善為目的，施加於透明電極4及共通電極21的共同電壓係可調變。根據液晶顯示裝置15的大小及使用目的，梳齒狀圖案的畫素電極22及共通電極21的水平方向F2的梳齒之條數、密度、間隔、配置係可適宜調整。
再者，於第14圖及第15圖中，使用第10圖的畫素或次畫素之配置，但代替此，可使用如第9圖、第11圖、第12圖等之各式各樣的畫素或次畫素之配置。
第16圖係顯示畫素電極22的液晶側之表面上所形成的條紋(flaw line)之第1例的平面圖。
例如，當梳齒狀的畫素電極22之寬度超過4μm時，或以對應於大型液晶顯示器或250ppi(pixel per inch)以下的畫素之方式，使用粗間距所形成的寬幅之畫素電極22時，為了維持液晶分子的倒下容易性或液晶配向的不波動(fluctuation)，可在畫素電極22的表面(液晶側之面)上形成凹部或條紋。於第16圖之例中，在梳齒狀的畫素電極22之表面上，以與畫素電極22的長度方向呈實質上平行(與第13圖~15的截面之水平方向實質地垂直)之方式，形成寬度1μm以下的1條以上之條紋221。
第17圖係顯示在畫素電極22的液晶側之表面上所形成的條紋之第2例的平面圖。
例如，於梳齒狀的畫素電極22之表面上，以與畫素電極22的長度方向呈實質上垂直(與第13圖~15的截面之水平方向實質地平行)的方式，形成寬度1μm以下的1條以上之條紋222。
條紋221、222係形成在畫素電極22的表面上，藉此在畫素電極22上所形成的配向膜或配向維持層中，出現作為條紋的紋理(texture)。具體而言，當以如ITO的透明導電膜來形成畫素電極22時，例如對於150nm的厚度之ITO的表面，以線狀進行輕微蝕刻，形成20nm至40nm的深度、約1μm的寬之條紋221、222。再者，藉由在畫素電極22上，以50nm左右的薄之膜厚來形成配向膜或配向維持層，條紋221、222的紋理係出現配向膜或配向維持層之面。條紋221、222之形成係可藉由20nm至40nm的深度之輕微蝕刻來實現，也可成為小於 1μm寬度且50nm以上之深度。於俯視時，在畫素電極22與共通電極21不重疊的部分中，以相當於透明導電膜之大致厚度的深度，形成條紋221、222，亦可在畫素電極22中形成空隙。於截面看時，可在條紋221、222形成錐形。藉由蝕刻等所形成的條紋之寬度，只要條紋的底部之寬度為1μm以下即可，形成條紋221、222間距係例如可為2μm至10μm左右。在畫素電極22與透明電極4之間若產生斜電場，則藉由在畫素電極22上形成與該畫素電極22之長度方向呈平行或直角的條紋221、222，可使液晶分子在畫素電極22上均勻地倒下。於未形成條紋221、222的寬幅之畫素電極22中，在該畫素電極22的俯視中的角落部分與中央部分，發生液晶分子的倒下之不均衡，在畫素電極22上及次畫素內變容易發生穿透率的明暗及不均。如此的明暗及不均造成次畫素的穿透率降低。此外，條紋221、222上部的液晶分子雖然為垂直配向，但也受到因條紋所出現的紋理之影響，而在低的電壓下容易倒下，可高速驅動。條紋221、222係對應於畫素電極22的寬度，形成1條或複數條。當畫素電極22的寬度為4μm以下的窄時，亦可不形成。
如以上說明，於本實施形態中，可有效地進行立體影像顯示。再者，於本實施形態中，可以明亮且高解析度進行影像顯示。
[第2實施形態]
於本實施形態中，說明對畫素或次畫素具備4個主動元件24之液晶顯示裝置。
第18圖係顯示本實施形態的液晶顯示裝置之構成的一例之部分截面圖。此第18圖係畫素或次畫素的1/2部分截面圖，僅圖示畫素或次畫素的中心軸C之左側。再者，於本實施形態中，畫素或次畫素的中心軸C之右側的構成，係與第18圖之左側的構成呈對稱。
於液晶顯示裝置28的截面之左側，具備帶狀的2個透明電極4a、4b、2個畫素電極22a、22b、2個共用電極21a、21b、2個主動元件24a、24b。因此，於液晶顯示裝置28的畫素或次畫素單位中，具備4個畫素電極、4個共用電極、4個主動元件。
於截面的左側，陣列基板29側的2個畫素電極22a、22b係各自電連接至2個主動元件24a、24b。
本實施形態的液晶顯示裝置28與第1實施形態的液晶顯示裝置15之間的主要相異點，係在截面的左側具備2個畫素電極22a、22b及共通電極21a、21b，於2個畫素電極22a、22b上有連接2個主動元件24a、24b之點。
於本實施形態的液晶顯示裝置28中，與畫素或次畫素的截面左側同樣地，在截面右側亦具備2個畫素電極22a、22b及共通電極21a、21b，於2個畫素電極22a、22b連接2個主動元件24a、24b。
藉此，可強調立體影像顯示所必要的光之斜出射。與畫素或次畫素的開口部之端部接近的畫素電極22a，係藉由獨立地驅動液晶分子17a~17c，通過透明圖案9，可增加具有角度的斜出射光30。
如上述的本實施形態之液晶顯示裝置28，例如係藉由第18圖所示的左側之畫素或次畫素來輸出右眼用的影像，藉由未圖示的右側之畫素或次畫素來輸出左眼用的影像。再者，截面的左側及右側係各自具備畫素電極22a、22b，藉由對畫素電極22a、22b各自賦予不同的映像信號，例如有深度的背景影像與在面前突出的影像之信號，可顯示更有立體感的映像。
再者，於本實施形態中，對於畫素或次畫素，分配4個主動元件，對於此4個主動元件，施加以不同的映像信號為基礎的電壓，而驅動液晶層17中所含有的液晶。例如，對4個主動元件的信號，係與配設在液晶顯示裝置28背面的背光之LED等的固態發光元件同步。藉此，可在各自不同的時機，顯示右眼用影像、左眼用影像、背景影像、突出的影像。
[第3實施形態]
於本實施形態中，說明半透射型的液晶顯示裝置，但同樣的構成對於立體影像顯示用的液晶顯示裝置亦可適用。
第19圖係顯示本實施形態的液晶顯示裝置之構成的一例之部分截面圖。此第19圖係畫素或次畫素的1/2部分截面圖，僅圖示畫素或次畫素的中心軸C之左側。再者，於本實施形態中，畫素或次畫素的中心軸C之右側的構成，係與第19圖之左側的構成呈對稱。
本實施形態的液晶顯示裝置31係在畫素或次畫素單位具備2個主動元件24a、24b。
位於第19圖之截面的左側之畫素或次畫素之端側的畫素電極22a，與位於未圖示之右側的開口部之端側的畫素電極22a，係與相同的主動元件24a電連接。
位於第19圖之截面的左側的畫素或次畫素之中央側的畫素電極22b，與位於未圖示之右側的畫素或次畫素之中央側的畫素電極22b，係與相同的主動元件24b電連接。
於本實施形態中，陣列基板29側的遮光圖案20b係作為外光的反射膜使用。遮光圖案20b例如係為容易將光反射的鋁、鋁合金或銀合金之薄膜。遮光圖案20b係用於將以明亮的室內光或太陽光等作為光源的外光予以反射而顯示。
於遮光圖案20b的表面，為了具有光散射性，可形成細的凹凸。
於透明圖案9的透明樹脂中，可使折射率與此透明樹脂不同的透明微粒子分散而成為光散射膜。
再者，賦有光散射性的透明圖案9、遮光圖案20b、著色層7，係可使用作為使立體影像顯示時的波紋消除之技術。
第19圖係顯示在畫素電極22a、22b、與共同電位的透明電極4a、4b及共通電極21a、21b之間，施加驅動電壓，而液晶分子17a~17h傾斜之狀態(光穿透狀態)。反射顯示係藉由遮光圖案20b來反射太陽光等的外光，成為出射光而進行。此時，反射顯示區域的光係通過液晶層17二次。於穿透顯示區域中，來自背光光源的光 係可過液晶層17一次。因此，在反射顯示區域的光路長係成為穿透顯示區域的2倍。對於反射顯示區域與穿透顯示區域的光路之差距，可藉由對反射顯示區域的液晶分子17a、17b之斜率與穿透顯示區域的液晶分子10d、17e、17f之斜率附上差距(附上△nd的差距)而調整。換言之，改變施加於擔位反射顯示區域之顯示的畫素電極22a之電壓、與施加於擔任穿透顯示區域之顯示的畫素電極22b。藉此，可調整反射顯示區域與穿透顯示區域的液晶分子的斜率，可使半透射顯示成為最合適化。
於本實施形態中，說明在1畫素或1次畫素配設4個主動元件之構成。然而，亦可在1/2畫素或1/2次畫素，配設各1個的主動元件，在1畫素或1次畫素配設合計2個主動元件。例如，藉由使用1/2畫素或1/2次畫素之各自靠近中央的畫素電極22b，進行對液晶分子17a~17h賦予傾斜梯度的液晶驅動，可實現半透射顯示。
[第4實施形態]
於本實施形態中，說明在陣列基板的背面與對向基板的表面中之至少一者，具備具有光的折射功能之光控制元件的液晶顯示裝置。
第20圖係顯示本實施形態的液晶顯示裝置之一例的截面圖。此第20圖係垂直方向的截面圖。
液晶顯示裝置15係除了上述第1實施形態所說明的第13圖之構成，還更具備雙凸透鏡(透鏡片)32與背光33。
於本實施形態中，液晶顯示裝置15係在陣列基板16的背面側配設雙凸透鏡32、背光33。
雙凸透鏡32例如係2個或其它偶數的單元(畫素)寬度之魚板型透鏡。雙凸透鏡32具有垂直於此第20圖之截面的光軸。即，於雙凸透鏡32中，魚板型的透鏡之長度方向係對第20圖的截面呈垂直。2個或其它偶數的單元寬度之次畫素的色順序，係紅次畫素→綠次畫素→藍次畫素的相同排列重複2次或其它的偶數次。藉此，可確保3色畫素的發光之均勻性。
背光33例如係含有如LED等的固態發光元件34a、34b、反射板35、與導光板一體化的稜鏡片36之光源。於本實施形態中，背光33係在陣列基板16的背面，成為具備固態發光元件34a、34b的陣列之邊緣光型導光部。
稜鏡片36於第20圖所示的截面視圖中為三角形狀。三角形的角度係以雙凸透鏡32及上述畫素構成的組合為基礎，設定成使來自液晶顯示裝置15的出射光37a、37b之配光角進入約2度~20度之範圍內。配光角係根據液晶顯示裝置15的畫面大小及假定的觀察者(包含2眼式、多眼式之選擇等)之位置來調整。
例如，雙凸透鏡32與稜鏡片36等之具有光的折射功能之光控制元件，係在與畫素電極4的長度方向呈垂直的方向中將光折射。
於本實施形態中，畫素或次畫素的平面形狀係與上述第10圖同樣。於此情況下，不發生畫素或次畫素的排列與雙凸透鏡32之干涉(波紋)。
配光角係可藉由雙凸透鏡形狀、或液晶面板與稜鏡片等的光控制元件之對觀察者方向的位置等，來調整其大小。為了使雙凸透鏡具有指向性，在顯示畫面內，於其截面形狀中可具有偏斜。例如，顯示畫面端部的透鏡係可藉由使其偏心或成為非球面透鏡等，而調整成為靠近畫面中央的配光角。
於本實施形態中，控制部38係使固態發光元件34a、34b的陣列與施加於主動元件24的映像信號同步地發光。
例如，使上述第1實施形態的使用第13圖所說明的畫素或次畫素之截面左側的液晶驅動，與第20圖所示之右側的固態發光元件34b同步。又，於本實施形態中，例如使畫素或次畫素的截面右側之液晶驅動與左側之固態發光元件34a同步。
於本實施形態中，使映像信號與背光33同步，具備光學元件的雙凸透鏡32及稜鏡片36，而高解析度的立體影像顯示變可能。
再者，於本實施形態的液晶顯示裝置15中，以單數的觀察者(2眼式)為前提時，亦可為省略雙凸透鏡32之構成。固態發光元件34a、34b係可為白色LED，也可為RGB的個別發光LED。
於本實施形態中，可為具備1個以上的雙凸透鏡32與1個以上的稜鏡片36中之至少一者作為光控制元件。
於本實施形態中，亦可使用在兩面形成有稜鏡的稜鏡片作為光控制元件。在兩面所形成的稜鏡之形狀及間 距，係可對應於立體影像的顯示來調整。例如，成為兩面稜鏡片的一面為三角形狀截面，另一面比該一面還大的間距之透鏡片。如此一來，使用一體形成的兩面稜鏡片作為光學控制元件時，可對兩面稜鏡片的一面之光軸與另一面之光軸，賦予不同的角度θ 。
[第5實施形態]
於本實施形態中，說明在俯視時，於雙凸透鏡的光軸或稜鏡片的光軸與畫素或次畫素之並排方向之間，賦予角度θ ，而減低波紋之構成。
例如，使用如上述第12圖所示之俯視時為矩形狀(長方形等)的畫素或次畫素時，在上述第4實施形態所說明的雙凸透鏡32與稜鏡片36之配置中，會有與畫素或次畫素的排列發生干涉，產生波紋之情況。
因此於本實施形態中，如第21圖所示，於俯視時，在雙凸透鏡32的光軸32a與稜鏡片36的光軸36a，賦予消除波紋用的θ 。
例如，於上述第4實施形態的液晶顯示裝置15之對向基板8中，排列矩形狀的畫素或次畫素。又，陣列基板16係與上述各實施形態同樣。液晶顯示裝置15係藉由以夾持使負的介電常數各向異性之液晶進行垂直配向的液晶層17之形式，貼合此對向基板8與陣列基板16，更且在其表面和背面貼附偏光板及相位差板而形成。
藉由使雙凸透鏡32的光軸32a與稜鏡片36的光軸36a之角度θ 成為約30度，液晶顯示裝置15可進行不發生波紋的立體影像液晶顯示。
[第6實施形態]
於本實施形態中，設明具備上述第1實施形態所說明的第2圖之對向基板5的液晶顯示裝置。
第22圖係顯示本實施形態的液晶顯示裝置之一例的部分截面圖。此第22圖係顯示畫素或次畫素單位之截面。此第22圖係垂直於黑色矩陣BM的框圖案B1之2邊(側邊)的長度方向之截面。
液晶顯示裝置15具備陣列基板16、液晶層17與對向基板5。陣列基板16與對向基板5係夾持液晶層17而相向。
於液晶顯示裝置39中，對向基板5與陣列基板16係互相相對，夾持垂直配向的液晶層17。於對向基板5的透明樹脂層3之上面，形成配向膜25。對向基板5上所形成的配向膜25側係面對液晶層17。透明基板2側係成為觀察者側。
於此第22圖中，不對透明電極4、畫素電極22、共通電極21施加電壓，圖示垂直配向狀態的液晶分子。液晶層17中所含有的液晶係介電常數各向異性為負的液晶。於第22圖中，偏光板、相位差板由於與通常相同而被省略。
第23圖係顯示驅動電壓施加時的液晶顯示裝置39中之液晶狀態的一例之部分截面圖。
於液晶顯示裝置39中，液晶分子係使用透明電極4與共通電極21作為共通電位(共同)，藉由對畫素電極22施加電壓，而倒下。液晶分子17a、17b的長度方向係在 與電力線40a、40b呈垂直的箭號方向中保持傾斜。在畫素電極22與共通電極21之附近的液晶分子17h之長度方向係倒向與電力線40h呈垂直的方向。框圖案B1的水平方向之寬度係比遮光圖案20b之寬度還寬。於畫素或次畫素的水平方向F2之位置中，框圖案B1朝中央側突出遮光圖案20b的寬度為Wb。以此等液晶分子17a、17b、17h的倒下，及黑色矩陣BM的框圖案B1及中央圖案B2與遮光圖案20a、20b之關係為基礎，來自此畫素或次畫素的開口部之光係以配光角α的斜率被出射。
第24圖係顯示本實施形態的液晶顯示裝置之一例的截面圖。此第24圖係垂直方向的截面圖。
液晶顯示裝置39係除了上述第22圖及第23圖之構成，還更具備背光41。液晶顯示裝置39係在陣列基板16的背面側配設背光41。
背光41稜鏡片36例如具備如LED等的RGB個別發光元件42a、42b、反射板35。
控制部43係在進行液晶驅動時，例如使紅發光元件、綠發光元件、藍發光元件與驅動畫素或次畫素的開口部之1/2的主動元件同步，藉此實現立體影像顯示。
再者，對於畫素或次畫素，不配設2個主動元件，以1個主動元件來驅動1個畫素或次畫素，可藉由場順序(時間分割)驅動來顯示通常的2維影像。
[第7實施形態]
於本實施形態中，說明具備上述第1實施形態所說明的第7圖之對向基板11之液晶顯示裝置。
第25圖係顯示本實施形態的液晶顯示裝置之一例的部分截面圖。此第25圖係顯示畫素或次畫素單位的截面。第25圖係垂直於黑色矩陣BM的框圖案B1之2邊(側邊)的長度方向之截面。
液晶顯示裝置44具備陣列基板16、液晶層17與對向基板11。陣列基板16與對向基板11係夾持液晶層17而相向。
於液晶顯示裝置44中，對向基板11與陣列基板16係互相相對，夾持垂直配向的液晶層17。於對向基板11的透明樹脂層3之上面，形成配向膜25。對向基板5上所形成的配向膜25側係面對液晶層17。透明基板2側係成為觀察者側。
此第25圖的水平方向F2中之框圖案B1、中央圖案B2、透明電極4、畫素電極22、共通電極21之配置(即俯視時的配置)係與第1實施形態同樣。
於本實施形態中，在著色層7與中央圖案B2之間，形成透明圖案12。於俯視時，透明圖案12與透明電極4的一部分係重複。
此第25圖係例示驅動電壓施加前的液晶顯示裝置44，液晶層17的液晶分子之長度方向係對於陣列基板16及對向基板11的各自呈垂直地配向。
第26圖係顯示驅動電壓施加時的液晶顯示裝置44中之液晶狀態的一例之部分截面圖。
於液晶顯示裝置44中，在與電力線呈垂直的方向中，液晶分子對長度方向旋轉。此時，透明電極4例如是 共同電位的接地。施加有驅動電壓的某一畫素電極22係可將在此某一畫素電極22之配置側所存在的液晶分子予以倒下，更且將超越中心軸C的某一畫素電極22之相反側所存在的液晶分子予以若干量倒下。藉此，可利用畫素或次畫素的全體之液晶分子，可得到穿透率。因此，液晶顯示裝置44可顯示明亮的立體影像。
液晶顯示裝置44係藉由具備透明圖案12，而可進行更明亮的顯示。
再者，液晶顯示裝置44的對向基板11，係藉由形成黑色矩陣BM的中央圖案B2，以覆蓋此中央圖案B2的方式形成透明圖案12，形成著色層7、透明樹脂層3、透明電極4而生成。透明圖案12例如可使用鹼可溶的感光性丙烯酸樹脂等，藉由眾所周知的微影法來生成。
[第8實施形態]
於本實施形態中，說明上述第1實施形態所說明的第2圖之對向基板5的製造方法。
(透明電極4之形成)
於對向基板5之製造方法中，首先在無鹼玻璃的透明基板2的一面上，使用濺鍍裝置，將透明導電膜的ITO(銦‧錫的金屬氧化物薄膜)全面地成膜。此ITO例如使基板溫度成為室溫，藉由濺鍍裝置以0.14μm的膜厚進行成膜。其次，藉由眾所周知的微影法，將所成膜的ITO膜例如形成20μm的畫線寬，生成帶狀的透明電極4。再者，室溫成膜的ITO膜，為了提高穿透率，必須退火。退火用的熱處理係可與以後步驟的黑色矩陣之形成等中的硬膜處理一起實施。
(黑色矩陣BM之形成) <黑色矩陣形成用分散液>
碳黑分散液係藉由分別添加20重量份的碳顏料、8.3重量份的高分子分散劑、1.0重量份的銅酞花青衍生物、71重量份的丙二醇單甲基醚乙酸酯，以珠磨分散機進行攪拌而生成。
<黑色矩陣形成用光阻>
作為黑色矩陣形成用光阻之材料，例如使用碳黑分散液、樹脂(固體成分56.1重量%)、單體、引發劑、溶劑(丙二醇單甲基醚乙酸酯或乙基-3-乙氧基丙酸酯)、均平劑。用以下的組成比來混合攪拌此等材料，作為黑色矩陣形成用光阻使用(固體成分中的顏料濃度：約19%)。
<黑色矩陣BM之形成條件>
於黑色矩陣BM的框圖案B1與中央圖案B2之形成中，首先於玻璃等的透明基板2上旋塗上述光阻，例如在100℃乾燥3分鐘，而在透明基板2的表面上形成膜 厚1.4μm的塗膜。其次，使用具有指定的圖案寬度(相當於黑色矩陣BM的畫線寬度)及開口圖案之曝光用的光罩，對於透明基板2上的塗膜，照射來自光源的光。此光例如係使用超高壓水銀燈，照射200mj/cm2 。接著，對光照射後的基板，使用2.5%碳酸鈉水溶液，例如進行60秒的顯像，進行水洗及乾燥，在230℃進行60分鐘的加熱處理，進行圖案的定影。藉此，於透明基板2上形成黑色矩陣BM。框圖案B1的畫線寬度例如約20μm，中央圖案B2的畫線寬度例如約8μm。黑色矩陣BM之俯視時的畫素或次畫素之形狀可成為第9圖中所示的「＜」狀。
(透明樹脂層3之形成)
以覆蓋黑色矩陣BM及黑色矩陣BM所未遮光的開口部之方式，使用鹼可溶性的丙烯酸感光性樹脂塗布液，形成透明樹脂層3。以使硬膜後的膜厚成為例如約2μm的方式，形成透明樹脂層3。藉由此透明樹脂層3之形成，形成液晶顯示用的對向基板5。
再者，本實施形態的對向基板5，不僅對單色顯示，而且例如對場順序(使用複數色的LED光源於背光，藉由時間分割的光源驅動，無彩色濾光片下進行彩色顯示之手法)之彩色液晶顯示裝置，亦可適用。
就丙烯酸感光性樹脂塗布液而言，例如可使用如下述般地，合成丙烯酸樹脂，進一步添加單體、光引發劑，例如進行0.5μm的過濾而得之透明樹脂塗布液。
(丙烯酸樹脂之合成)
於丙烯酸樹脂之合成中，首先在反應容器中加入800份的環己酮，邊將氮氣注入反應容器邊加熱，滴下下述單體及熱聚合引發劑的混合物，進行聚合反應。
於滴下後進行充分加熱，然後於此混合物中，添加在50份的環己酮中溶解有2.0份的熱聚合引發劑之物質，進一步繼續反應而得到丙烯酸樹脂的溶液。
於此樹脂溶液中，添加環己酮以使固體成分成為30重量%，調製丙烯酸樹脂溶液，得到樹脂溶液(1)。丙烯酸樹脂的重量平均分子量約20000。
再者，均勻攪拌混合下述的組成之混合物，例如使用直徑1mm的玻璃珠，用砂磨機分散指定時間(2小時)後，以0.5μm的過濾器來過濾而得到透明樹脂塗布液。
再者，上述第1實施形態說明的第1圖中所示之對向基板1，係可藉由替換本實施形態所說明之製造步驟之一部分，在透明樹脂層3上形成透明電極4而製造。又，黑色矩陣BM之形成時所用的光罩之圖案，係配合框圖案B1及中央圖案B2之設計規格。
於本實施形態中，說明在透明電極4上形成黑色矩陣BM之構成，但亦可在黑色矩陣BM上形成透明電極4。
[第9實施形態]
於本實施形態中，說明上述第1實施形態所說明的第4圖之對向基板6的製造方法。
(黑色矩陣BM之形成)
例如於如無鹼玻璃等的透明基板2之一面上，使用上述黑色矩陣形成用光阻，以同樣的圖案，形成含有框圖案B1及中央圖案B2的黑色矩陣BM。
(著色層7(著色畫素)之形成) <著色層形成用分散液>
使用以下的材料作為在著色層7中分散的有機顏料。
紅色用顏料
C.I.顏料紅254
C.I.顏料紅177
綠色用顏料
C.I.顏料綠58
C.I.顏料綠150
藍色用顏料
C.I.顏料藍15
C.I.顏料紫23
使用上述顏料，生成紅色、綠色、藍色的各色分散液。
紅色顏料分散液
將上述組成的混合物均勻攪拌後，使用玻璃珠，用砂磨機分散指定時間(例如5小時)，以過濾器(例如5μm過濾器)來過濾，生成紅色顏料分散液。
綠色顏料分散液
對於上述組成的混合物，使用與紅色顏料分散液同樣的生成方法，生成綠色顏料分散液。
藍色顏料分散液
對於上述組成的混合物，使用與紅色顏料分散液同樣的生成方法，生成藍色顏料分散液。
<著色畫素形成彩色光阻> 形成紅色畫素的彩色光阻
攪拌混合上述組成的混合物以使均勻後，以5μm的過濾器來過濾，得到紅色畫素形成彩色光阻。
形成綠色畫素的彩色光阻
攪拌混合上述組成的混合物以使均勻後，以5μm的過濾器來過濾，得到綠色畫素形成彩色光阻。
藍色畫素形成彩色光阻
藍色畫素形成彩色光阻係使用下述組成，藉由與紅色畫素形成彩色光阻同樣的方法來生成。
<著色層形成>
使用以如上述之方法所得的著色畫素形成彩色光阻，形成著色層7。此著色層7的形成中之各種條件係一例，亦可採用其它條件。
於著色層7的形成中，首先藉由在基板上旋塗紅色畫素形成用彩色光阻，塗布到成為1.8μm的加工膜厚。於90℃乾燥5分鐘後，通過著色層形成用光罩，照射300mJ/cm2 的高壓水銀燈之光，於鹼顯像液中顯像60秒，形成條紋形狀的紅濾光片R(紅色的著色畫素)。然後，在230℃將紅濾光片R焙燒30分鐘。黑色矩陣BM與著色層7的重疊例如成為6.0μm。畫素或次畫素的形狀例如成為第12圖所示的矩形狀畫素。
綠色畫素形成用光阻亦同樣地藉由旋塗，而塗布到成為1.8μm的加工膜厚。於90℃乾燥5分鐘後，以在與前述紅濾光片R鄰接的位置形成圖案之方式，通過光罩進行曝光及顯像。藉此，形成綠濾光片G(綠色畫素)。
藉由紅色、綠色同樣的手法，對於藍色畫素形成用光阻，亦以1.8μm的加工膜厚得到。然後，在230℃使綠濾光片G硬膜化30分鐘。
(透明樹脂層3之形成〉
使用上述第8實施形態的丙烯酸透明樹脂塗布液，以覆蓋含有紅濾光片R、綠濾光片G、藍濾光片B這3色的著色層7之方式，形成硬膜後膜厚2μm的透明樹脂層3。透明樹脂層3係在230℃硬膜化30分鐘。
(透明電極4之形成)
於透明電極4的ITO之形成中，使用濺鍍裝置，以覆蓋透明樹脂層3之方式，在室溫下以0.14μm的膜厚將ITO(銦‧錫的金屬氧化物薄膜)成膜。
ITO係使用眾所知的微影法，形成作為20μm寬度的透明電極4。透明電極4係在圖案形成後，在230℃熱處理30分鐘以當作ITO膜的退火。
藉由如以上的步驟，形成對向基板10。
再者，於本實施形態中，在透明樹脂層3上形成透明電極4。然而，透明電極4亦可直接形成在透明基板2上，也可形成在著色層7與透明樹脂層3之間。
[第10實施形態]
於本實施形態中，說明上述第1實施形態所說明的第8圖之對向基板12的製造方法。
(黑色矩陣BM之形成)
藉由與上述第8的實施形態同樣之步驟，使用黑色矩陣形成用光阻，形成含有框圖案B1及中央圖案B2之黑色矩陣BM。
(著色層7之形成)
藉由與上述第9的實施形態同樣之步驟，使用紅色、綠色、藍色的著色層形成用彩色光阻，各自形成含有紅濾光片R、綠濾光片G、藍濾光片B之著色層7。就光罩而言，為了形成各自的畫素或次畫素之中央的凹部13，使用已減低畫素或次畫素的中央部之穿透率的灰階光罩。凹部13係藉由使用灰階光罩的微影法，例如，於畫 素或次畫素的中央，在0.5μm的深度，沿著中央圖案B2形成。利用凹部13的傾斜(肩)於液晶配向時，凹部13的深度為0.3μm至1.5μm的範圍內者係適當。
(透明樹脂層4之形成)
使用上述第8實施形態的丙烯酸透明樹脂塗布液，透明樹脂層3係以覆蓋含有紅濾光片R、綠濾光片G、藍濾光片B這3色的著色層7之全體的方式來形成。透明樹脂層3係在230℃硬膜化30分鐘。
(透明電極4之形成)
於透明電極4之形成中，使用濺鍍裝置，以覆蓋透明樹脂層3之方式，在室溫下以0.14μm的膜厚將ITO(銦‧錫的金屬氧化物薄膜)成膜。
ITO係使用眾所知的微影法，形成作為20μm寬度之帶狀圖案。帶狀的透明電極4係在圖案形成後，在230℃熱處理30分鐘以當作ITO膜的退火。藉此而形成對向基板12。
再者，於本實施形態中，說明在透明樹脂層3上形成透明電極4之構成。然而，透明電極4亦可直接形成在透明基板2的一面，也可形成在著色層7與透明樹脂層3之間。
[第11實施形態]
於本實施形態中，說明上述各實施形態之著色層7中可採用的透明樹脂及有機顏料。
(透明樹脂)
黑色矩陣BM或遮光圖案20a、20b等的各種遮光層或著色層7之形成時所用的感光性著色組成物，係除了顏料分散體，還含有多官能單體、感光性樹脂或非感光性樹脂、聚合引發劑、溶劑等。以下，將感光性樹脂及非感光性樹脂等之本實施形態所可使用的透明性高之有機樹脂總稱為透明樹脂。
透明樹脂包含熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂或感光性樹脂。就熱塑性樹脂而言，例如可使用縮丁醛樹脂、苯乙烯-馬來酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚胺基甲酸酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺樹脂等。就熱硬化性樹脂而言，例如可使用環氧樹脂、苯并胍胺樹脂、松香改性馬來酸樹脂、松香改性富馬酸樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、酚樹脂等。就熱硬化性樹脂而言，例如亦可使用使三聚氰胺樹脂與含有異氰酸酯基的化合物反應而得之物質。
(鹼可溶性樹脂)
於本實施形態所使用的黑色矩陣BM之形成材料的遮光層、著色層7之形成中，較佳為使用藉由微影術可形成圖案的感光性樹脂組成物。透明樹脂較佳為已賦有鹼可溶性的樹脂。就鹼可溶性樹脂而言，可使用含有羧基或羥基的樹脂。例如，可使用環氧丙烯酸酯系樹脂、 酚醛清漆系樹脂、聚乙烯酚系樹脂、丙烯酸系樹脂、含羧基的環氧樹脂、含羧基的胺基甲酸酯樹脂等作為鹼可溶性樹脂。就鹼可溶性樹脂而言，較佳為環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛清漆系樹脂、丙烯酸系樹脂，特佳為環氧丙烯酸酯系樹脂或酚醛清漆系樹脂。
(丙烯酸樹脂)
就為透明樹脂而言，例如可採用以下的丙烯酸系樹脂。
於丙烯酸系樹脂中，可使用例如(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等的(甲基)丙烯酸烷酯，(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯等之含羥基的(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸環氧丙酯等之含醚基的(甲基)丙烯酸酯；及(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯等之脂環式(甲基)丙烯酸酯等作為單體而得之聚合物。
再者，於上述單體中，使用單獨的物質，或也可併用2種以上的物質。再者，亦可將與單體可共聚合的苯乙烯、環己基馬來醯亞胺、或苯基馬來醯亞胺等的化合物之共聚物使用於丙烯酸樹脂。
例如可藉由使(甲基)丙烯酸等之具有乙烯性不飽和基的羧酸共聚合而得之共聚物、與甲基丙烯酸環氧丙酯等之含有環氧基及不飽和雙鍵的化合物反應，亦可得到 具有感光性之樹脂。又，藉由對於甲基丙烯酸環氧丙酯等之含有環氧基的(甲基)丙烯酸酯之聚合物或甲基丙烯酸環氧丙酯等之含有環氧基的(甲基)丙烯酸酯之聚合物與其它(甲基)丙烯酸酯之共聚物，加成(甲基)丙烯酸等之含有羧酸的化合物，可得到具有感光性的樹脂。
例如藉由使甲基丙烯醯氧基乙基異氰酸酯等具有異氰酸酯基及乙烯性不飽和基的化合物對甲基丙烯酸羥乙酯等單體之具有羥基的聚合物進行反應，可得到具有感光性的樹脂。
又，如上述，使具有複數的羥基之甲基丙烯酸羥乙酯等之共聚物與多元酸酐反應，在共聚物中導入羧基，可得到具有羧基的樹脂。具有羧基的樹脂之製造方法係不受此方法所限定。
就上述反應所用的酸酐之例而言，例如有丙二酸酐、琥珀酸酐、馬來酸酐、伊康酸酐、苯二甲酸酐、四氫苯二甲酸酐、六氫苯二甲酸酐、甲基四氫苯二甲酸酐及偏苯三酸酐等。
上述丙烯酸系樹脂的固體成分酸價較佳為20~180mgKOH/g。當酸價小於20mgKOH/g時，感光性樹脂組成物的顯像速度過慢，顯像所需要的時間變多，生產性有變差的傾向。又，當固體成分酸價大於180mgKOH/g時，反而顯像速度過快，顯像後有發生圖案剝落或圖案欠損等之不良狀況的傾向。
再者，當上述丙烯酸系樹脂具有感光性時，此丙烯酸樹脂的雙鍵當量較佳為100以上，更佳為100~2000， 最佳為100~1000。當雙鍵當量超過2000時，會得不到充分的光硬化性。
(光聚合性單體)
就光聚合性單體而言，例如可使用(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯等之各種丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯醯胺、N-羥基甲基(甲基)丙烯醯胺、丙烯腈等。
又，就光聚合性單體而言，例如較佳為使用使具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯反應而得之具有(甲基)丙烯醯基的多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯。再者，具有羥基的(甲基)丙烯酸酯與多官能異氰酸酯之組合係任意，沒有特別的限定。又，可單獨使用1種的多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯，也可組合2種以上使用作為光聚合性單體。
(光聚合引發劑)
就光聚合引發劑而言，例如可使用4-苯氧基二氯苯乙酮、4-第三丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁-1-酮等的苯乙酮系化合物，苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻異丙基醚、苄基二甲基縮酮等的苯偶姻系 化合物，二苯基酮、苯甲醯基苯甲酸、苯甲醯基苯甲酸甲基、4-苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙烯酸化二苯基酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚等的二苯基酮系化合物，噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等的噻噸酮系化合物，2,4,6-三氯-s-三、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-吡啶基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三、2-(萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三、2,4-三氯甲基-(胡椒醯基)-6-三、2,4-三氯甲基(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三等的三系化合物，1,2-辛二酮，1-[4-(苯硫基)-，2-(O-苯甲醯基肟)]、O-(乙醯基)-N-(1-苯基-2-氧代-2-(4’-甲氧基-萘基)亞乙基)羥基胺等的肟酯系化合物，雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基膦氧化物、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物等的膦系化合物，9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌等的醌系化合物，硼酸酯系化合物，咔唑系化合物，咪唑系化合物，二茂鈦系化合物等。為了提高感度，使用肟衍生物類(肟系化合物)者係有效。此等物質係可為單獨1種或組合2種以上使用。
(增感劑)
就增感劑而言，例如較佳為併用光聚合引發劑與增感劑。就增感劑而言，例如亦可併用α-醯氧基酯、醯基膦氧化物、甲基苯基乙醛酸酯、苄基-9,10-菲醌、樟腦醌 、乙基蒽醌、4,4’-二乙基異酞酚酮、3,3’,4,4’-四(第三丁基過氧羰基)二苯基酮、4,4’-二乙基胺基二苯基酮等之化合物。
相對於100質量份的光聚合引發劑而言，可含有0.1質量份至60質量份之量的增感劑。
(乙烯性不飽和化合物)
上述光聚合引發劑較佳為與乙烯性不飽和化合物一起使用。所謂的乙烯性不飽和化合物，就是意味在分子內具有1個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物。再者，從聚合性、交聯性及伴隨其的曝光部與非曝光部之顯像液溶解性的差異可被擴大之等點，光聚合引發劑較佳為在分子內具有2個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物。又，就光聚合引發劑而言，特佳為其不飽和鍵來自(甲基)丙烯醯氧基的(甲基)丙烯酸酯化合物。
就在分子內具有1個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物而言，例如可使用(甲基)丙烯酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來酸、伊康酸、檸康酸等的不飽和羧酸及其烷酯，(甲基)丙烯腈，(甲基)丙烯醯胺，苯乙烯等。就在分子內具有2個以上的乙烯性不飽和鍵之化合物而言，例如可使用不飽和羧酸與多羥基化合物之酯類、含有(甲基)丙烯醯氧基的磷酸酯類、(甲基)丙烯酸羥基酯化合物與聚異氰酸酯化合物之胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯類，及(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸羥基酯化合物與聚環氧化合物之環氧(甲基)丙烯酸酯類等。
上述光聚合性引發劑、增感劑及乙烯性不飽和化合物，當在液晶胞內形成相位差層時，亦可添加在含有聚合性液晶化合物的組成物中。
(多官能硫醇)
於感光性著色組成物中，可含有作為鏈轉移劑之作用的多官能硫醇。多官能硫醇只要是具有2個以上的硫醇基之化合物即可，例如可使用己二硫醇、癸二硫醇、1,4-丁二醇雙硫丙酸酯、1,4-丁二醇雙巰基乙酸酯、乙二醇雙巰基乙酸酯、乙二醇雙硫丙酸酯、三羥甲基丙烷三巰基乙酸酯、三羥甲基丙烷三硫丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四巰基乙酸酯、季戊四醇四硫丙酸酯、三巰基丙酸三(2-羥基乙基)異三聚氰酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基-s-三、2-(N,N-二丁基胺基)-4,6-二巰基-s-三等。
此等多官能硫醇係可為1種或混合2種以上使用。於感光性著色組成物中，相對於100質量份的顏料而言，多官能硫醇較佳可為0.2~150質量份，更佳可為以0.2~100質量份之量使用。
(溶劑)
於感光性著色組成物中，為了可在基板上均勻塗布，例如可摻合水或有機溶劑等的溶劑。又，當本實施形態所用的組成物為彩色濾光片的著色層時，溶劑亦具有使顏料均勻分散之功能。就溶劑而言，例如可使用環己酮、乙基溶纖劑乙酸酯、丁基溶纖劑乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、乙苯、乙二醇二乙 基醚、二甲苯、乙基溶纖劑、甲基正戊酮、丙二醇單甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、異丁酮、石油系溶劑等。溶劑係可單獨或混合使用此等物質。於著色組成物中，相對於100質量份的顏料而言，可含有800質量份至4000質量份的溶劑，較佳以1000質量份至2500質量份含有。
(有機顏料)
就紅色顏料而言，例如可使用C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48：1、48：2、48：3、48：4、81：1、81：2、81：3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279等。
就黃色顏料而言，例如可使用C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35：1、36、36：1、37、37：1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等。
就藍色顏料而言，例如可使用C.I.Pigment Blue 15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64、80等，於此等之中，較佳為C.I.Pigment Blue 15：6。
就紫色顏料而言，例如可使用C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等，於此等之中，較佳為C.I.Pigment Violet 23。
就綠色顏料而言，例如可使用C.I.Pigment Green 1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等，於此等之中，較佳為C.I.Pigment Green 58。
以下，於C.I.Pigment的顏料種類之記載中，亦省略僅記載為PB(Pigment Blue)、PV(Pigment Violet)、PR(Pigment Red)、PY(Pigment Yellow)、PG(Pigment Green)等。
(黑色矩陣BM之色材)
黑色矩陣BM中所含有的遮光性之色材，係藉由在可見光波長區域具有吸收而顯示遮光功能之色材。於本實施形態的遮光性色材中，例如可使用有機顏料、無機顏料、染料等。就無機顏料而言，例如可使用碳黑、氧化鈦等。就染料而言，例如可使用偶氮系染料、蒽醌系染料、酞花青系染料、醌亞胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。就有機顏料而言，可採用上述的有機顏料。再者，遮光性成分係可使用1種，也可以任意的組合及比率併用2種以上。又，藉由此等色材之表面的樹脂被覆，亦可進行高體積電 阻化，相反地，藉由相對於樹脂的母材而言，提高色材的含有比率，而賦予若干的導電性，亦可進行低體積電阻化。然而，如此的遮光性材料之體積電阻值由於是約1×108 ~1×1015 Ω‧cm之範圍，故非影響透明導電膜的電阻值之程度。例如，於黑色矩陣BM上積層ITO等的透明導電膜之構成中，黑色矩陣BM的導電性係不會大幅影響透明導電膜。又，遮光層的比介電常數亦可藉由色材的選擇或含有比率而在約3~11之範圍中調整。遮光層、第1透明樹脂層、著色層的比介電常數係可配合液晶顯示裝置的設計條件或液晶的驅動條件而調整。
[第12實施形態]
於本實施形態中，說明上述各實施形態之要點。
於第1態樣的對向基板中，藉由透明基板2上所形成的黑色矩陣BM，形成複數的開口部。於黑色矩陣BM中，框圖案B1之相對的2邊與在開口部之中央所形成的中央圖案B2，於俯視時係平行。帶狀的透明電極4係與框圖案B1之相對的2邊，於俯視時係平行且鄰接。
於第2態樣的對向基板中，帶狀的透明電極4於俯視時係與中央圖案B2呈平行，在中央圖案B2的兩側鄰接。
再者，此處的「鄰接」，係在透明電極4與中央圖案B2之間，例如可有0~6μm程度的重疊部分，相反地，例如亦可有0~6μm左右的些微間隙。
於上述第1及第2態樣中，亦可以覆蓋黑色矩陣BM之上且對應於複數的畫素或次畫素之開口部(透光區域) 之方式，形成透明樹脂層3。當對向基板為彩色顯示用時，此對向基板係在黑色矩陣BM與透明樹脂層3之間含有對應於畫素或次畫素的紅濾光片R、綠濾光片G、藍濾光片B等之彩色濾光片的著色層7。對應於紅濾光片R的紅次畫素、對應於綠濾光片G的綠次畫素、對應於藍濾光片B的藍次畫素係可記載為單位畫素或單元。於上述第1及第2態樣中，透明電極4的形成位置係可為截面看時的任何位置。於形成黑色矩陣BM之前，可形成透明電極4，透明電極4係可形成黑色矩陣BM之上、透明樹脂層3之上或著色層7之上。
於第3態樣中，液晶顯示裝置具備陣列基板16、液晶層17與對向基板。陣列基板16與對向基板係隔著液晶層17相向。
陣列基板16係對於複數的開口部之各自，具備條紋狀或梳齒狀的畫素電極22和與此畫素電極22電連接的主動元件24。
對向基板係於俯視時，對於開口部之各自，具備與陣列基板16的畫素電極22呈平行且處於錯開的位置關係之帶狀透明電極4。
陣列基板16的畫素電極22與對向基板8的透明電極4，係於俯視時配設在距開口部的中央之線對稱的位置。
於第4態樣的液晶顯示裝置中，陣列基板16係對於複數的開口部之各自，具備條紋狀或梳齒狀的畫素電極22、與此畫素電極22電連接的主動元件24、條紋狀或梳齒狀的共通電極21。
黑色矩陣BM係使複數的開口部之俯視形狀成為長方形、平行四邊形、折彎成＜」字狀的多角形中之任一者。黑色矩陣BM具備：進行開口部之區劃的框圖案B1，及與框圖案B1的互相平行之2邊呈平行，配置於開口部的中央之中央圖案B2。
陣列基板16的畫素電極22係於俯視時與對向基板的中央圖案B2呈平行之位置關係。
上述第3及第4態樣的液晶顯示裝置，係對於複數的開口部之各自，具備2個或4個主動元件24，亦可更具備對各主動元件24，根據不同的映像信號，施加電壓，而驅動液晶之控制部。
第3及第4態樣的液晶顯示裝置，亦可在背面更具備：在兩端具備固態發光元件陣列的邊緣光型之導光部。此時，液晶顯示裝置亦可更具備：使兩端的固態發光元件陣列之各自與施加於2個或4個主動元件24的映像信號同步而發光之控制部。
第3及第4態樣的液晶顯示裝置，亦可在該液晶顯示裝置的背面或表面具備1個以上之具有光的折射功能之光控制元件。就光控制元件而言，例如有可撓性‧透鏡陣列、透鏡片(以下亦稱為雙凸透鏡)32、稜鏡片36等。為了使含有光控制元件的液晶顯示裝置輕量化，可選擇使用透鏡片32或稜鏡片36。也可在液晶顯示裝置的背面或表面具備1個以上的透鏡片32及/或1個以上的稜鏡片36。
為了減低液晶顯示裝置的複數之開口部(畫素或次畫素)的並列與透鏡片32或稜鏡片36的幾何學的並列(透鏡的並列或稜鏡的並列)之波紋，可將角度θ 賦予至透鏡片32或稜鏡片36的光軸。此處所謂的光軸，就是指於俯視時，與透鏡之並列或稜鏡之並列呈垂直的方向。波紋減低用的角度θ ，例如像30度、45度等，可自15度至60度之範圍中選擇。惟，藉由使透鏡片32或稜鏡片36之光軸與偏光板或相位差板之光軸，例如產生15度至30度之差距，可避免對於偏光板或相位差板之干涉。
於上述各態樣中，對向基板的帶狀之透明電極4係鄰接於對向基板的黑色矩陣BM之框圖案B1的2邊或中央圖案B2。對向基板的帶狀之透明電極4係與隔著液晶層17相向的陣列基板16側之畫素電極21成為錯開的位置關係。藉由如此的電極之位置關係，可進行垂直配向液晶的斜電場驅動。
於上述各態樣中，可提供高解析度、薄、輕量之立體影像液晶顯示裝置。
上述第1及第2態樣之具備對向基板的液晶顯示裝置，及上述第3及第4態樣的液晶顯示裝置，係針對1人的觀察者(2眼式)，不使用眼鏡、視差屏障及可撓性、透鏡陣列，而可顯示立體影像。
此外，藉由在液晶顯示裝置中採用1個以上的透鏡片32或稜鏡片36，針對複數的觀察者(多眼式)，可進行高畫質的立體影像顯示。
於上述第1及第2態樣之具備對向基板的液晶顯示裝置，及上述第3及第4態樣的液晶顯示裝置中，藉由在黑色矩陣BM的周邊形成透明圖案9、12，可進行經強調明亮度的動態顯示。
於上述第1及第2態樣之具備對向基板的液晶顯示裝置，及上述第3及第4態樣的液晶顯示裝置中，藉由使陣列基板16側的遮光圖案20b成為光反射性的金屬薄膜，可提供半透射型(transflective)液晶顯示裝置。
如上述，於上述第1至第4態樣中，可提供具有複數的顯示功能之新穎液晶顯示裝置。
於不改變本發明的宗旨之範圍內，上述的各實施形態係可進行各式各樣的變更而適用。
1‧‧‧對向基板
2、18‧‧‧透明基板
3‧‧‧透明樹脂層
4、4a、4b‧‧‧透明電極
5、6、8、10、11‧‧‧對向基板
7‧‧‧著色層
9、12‧‧‧透明圖案
13‧‧‧凹部
14‧‧‧畫素
14r、14g、14b‧‧‧次畫素
15、28、31、39、44‧‧‧液晶顯示裝置
16、29‧‧‧陣列基板
17‧‧‧液晶層
17a~17k‧‧‧液晶分子
19a~19c‧‧‧絕緣層
20a、20b‧‧‧遮光圖案
21、21a、21b‧‧‧共通電極
21c‧‧‧共通電極21的突出部
22、22a、22b‧‧‧畫素電極
23、25‧‧‧配向膜
24、24a、24b‧‧‧主動元件
26、27、40a、40b、40h‧‧‧電力線
30‧‧‧斜出射光
32‧‧‧雙凸透鏡
33、41‧‧‧背光
34a、34b‧‧‧固態發光元件
35‧‧‧反射板
36‧‧‧稜鏡片
32a、36a‧‧‧光軸
37a、37b‧‧‧出射光
38、43‧‧‧控制部
42a、42b‧‧‧RGB個別發光元件
221、222‧‧‧條紋
BM‧‧‧黑色矩陣
B1‧‧‧框圖案
B2‧‧‧中央圖案
C‧‧‧中心軸
D1‧‧‧透明電極4的截面中心與 框圖案B1的截面中心之間 的距離
D2‧‧‧透明電極4的截面中心與 中央圖案B2的截面中心之 間的距離
F1‧‧‧垂直方向
F2‧‧‧水平方向
R‧‧‧紅濾光片
G‧‧‧綠濾光片
B‧‧‧藍濾光片
W1‧‧‧透明圖案9之寬度
W2‧‧‧透明電極4之寬度
W3‧‧‧透明圖案12之寬度
W4‧‧‧遮光圖案20b之寬度
W5‧‧‧框圖案B1之線寬
W6‧‧‧黑色矩陣BM的端部與遮光圖案20b的端部之間的寬度
Wb‧‧‧框圖案B1突出遮光圖案20b的寬度
L‧‧‧畫素電極22與共通電極21的重疊部
α‧‧‧配光角
θ‧‧‧賦予角度
第1圖係顯示第1實施形態的液晶顯示用之對向基板的第1例之部分截面圖。
第2圖係顯示第1實施形態的液晶顯示用之對向基板的第2例之部分截面圖。
第3圖係顯示第1實施形態的黑色矩陣與對向基板的透明電極之位置關係的一例之平面圖。
第4圖係顯示第1實施形態的液晶顯示用之對向基板的第3例之部分截面圖。
第5圖係顯示第1實施形態的液晶顯示用之對向基板的第4例之部分截面圖。
第6圖係顯示第1實施形態的液晶顯示用之對向基板的第5例之部分截面圖。
第7圖係顯示第1實施形態的液晶顯示用之對向基板的第6例之部分截面圖。
第8圖係顯示第1實施形態的液晶顯示用之對向基板的第7例之部分截面圖。
第9圖係顯示「＜」狀的次畫素之配置的一例之部分平面圖。
第10圖係顯示平行四邊形的次畫素之配置的第1例之部分平面圖。
第11圖係顯示平行四邊形的次畫素之配置的第2例之部分平面圖。
第12圖係顯示藉由長方形的次畫素所構成之畫素的一例之部分截面圖。
第13圖係顯示第1實施形態的液晶顯示裝置之一例之部分截面圖。
第14圖係顯示於第1實施形態中，不施加驅動電壓時的中心軸之左側的畫素或次畫素之液晶狀態的一例之部分截面圖。
第15圖係顯示於第1實施形態中，驅動電壓施加時的中心軸之左側的畫素或次畫素之液晶狀態的一例之部分截面圖。
第16圖係顯示在畫素電極之液晶側的表面上所形成之條紋的第1例之平面圖。
第17圖係顯示在畫素電極之液晶側的表面上所形成之條紋的第2例之平面圖。
第18圖係顯示第2實施形態的液晶顯示裝置之構成的一例之部分截面圖。
第19圖係顯示第3實施形態的液晶顯示裝置之構成的一例之部分截面圖。
第20圖係顯示第4實施形態的液晶顯示裝置之一例之截面圖。
第21圖係顯示第5實施形態之雙凸透鏡的光軸與稜鏡片的光軸之關係的一例之平面圖。
第22圖係顯示第6實施形態的液晶顯示裝置的一例之部分截面圖。
第23圖係顯示第6實施形態的驅動電壓施加時之液晶顯示裝置的一例之部分截面圖。
第24圖係顯示第6實施形態之具備背光的液晶顯示裝置之一例之部分截面圖。
第25圖係顯示第7實施形態之液晶顯示裝置的一例之部分截面圖。
第26圖係顯示第7實施形態的驅動電壓施加時之液晶顯示裝置的一例之部分截面圖。
1‧‧‧對向基板
2‧‧‧透明基板
3‧‧‧透明樹脂層
4‧‧‧透明電極
BM‧‧‧黑色矩陣
B1‧‧‧框圖案
B2‧‧‧中央圖案
C‧‧‧中心軸
D1‧‧‧透明電極4的截面中心與框圖案B1的截面中心之間的距離
D2‧‧‧透明電極4的截面中心與中央圖案B2的截面中心之間的距離
F1‧‧‧垂直方向
F2‧‧‧水平方向

Claims (33)

  1. 一種對向基板，其係液晶顯示用之對向基板，其具備：黑色矩陣，其係將透明基板的一側之平面上分割成畫素單位或次畫素單位，於該平面上形成遮光部與複數的開口部，及帶狀之複數的透明電極，其係於該平面之上方，形成該畫素單位或該次畫素單位；該黑色矩陣係在該畫素單位或該次畫素單位中具備：含互相平行相對的2邊之框圖案，及與該框圖案的該2邊呈平行且形成在該畫素單位或該次畫素單位之中央部的線狀之中央圖案；該複數的透明電極之各自係與該框圖案的該2邊及該中央圖案呈平行，於與該框圖案的該2邊之長度方向呈垂直的截面中，對於中央圖案對稱地配置，且在該截面的水平方向中，該透明電極的截面中心係位在該框圖案的截面中心與該中央圖案的截面中心之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之對向基板，其中：於該截面中，該透明電極的截面中心與該框圖案的截面中心之間的距離，係比該透明電極的截面中心與該中央圖案的截面中心之間的距離還短，於該截面的水平方向之位置中，該複數的透 明電極與該框圖案的該2邊係鄰接。
  3. 如申請專利範圍第1項之對向基板，其中：進一步具備覆蓋該平面與該黑色矩陣之透明樹脂層，該複數的透明電極係形成在該透明樹脂層之上。
  4. 如申請專利範圍第1項之對向基板，其中進一步具備覆蓋該平面與該黑色矩陣之著色層。
  5. 如申請專利範圍第4項之對向基板，其中：進一步具備覆蓋該著色層之透明樹脂層，該透明電極係形成在該透明樹脂層之上。
  6. 如申請專利範圍第4項之對向基板，其中：於該框圖案的該2邊與該著色層之間，進一步具備透明圖案，於該截面的水平方向中，該框圖案與該著色層之間的該透明圖案之寬度係比該透明電極之寬度還小。
  7. 如申請專利範圍第1項之對向基板，其中：於該截面中，該複數的透明電極之截面中心與該框圖案的該2邊之截面中心之間的距離，係比該複數的透明電極之截面中心與該中央圖案之截面中心之間的距離還長，於該截面的水平方向之位置中，該複數的透明電極與該中央圖案係鄰接。
  8. 如申請專利範圍第7項之對向基板，其中： 該複數的透明電極係形成在該平面上，在該平面與該黑色矩陣與該複數的透明電極之上，進一步具備透明樹脂層。
  9. 如申請專利範圍第7項之對向基板，其中在該平面與該黑色矩陣之上，進一步具備著色層。
  10. 如申請專利範圍第9項之對向基板，其中：在該著色層之上，進一步具備透明樹脂層，該透明電極係形成在該透明樹脂層之上。
  11. 如申請專利範圍第9項之對向基板，其中：於該中央圖案與該著色層之間，進一步具備透明圖案，於該截面的水平方向中，該中央圖案與該著色層之間的該透明圖案之寬度係比該透明電極之寬度還小。
  12. 如申請專利範圍第9項之對向基板，其中於該著色層中，在與該中央圖案相接面之相反側的面之中央部，形成有凹部。
  13. 如申請專利範圍第4項之對向基板，其中：該著色層含有紅、綠、藍中的至少2色，以該至少2色為基礎，形成畫素或次畫素。
  14. 如申請專利範圍第1項之對向基板，其中該開口部的平面形狀係相對邊平行的多角形。
  15. 一種液晶顯示裝置，其係具備主動元件的陣列基板與對向基板夾持液晶層而相向之液晶顯示裝置，其中： 該陣列基板係具備配置成矩陣狀的每個畫素或次畫素與該主動元件電連接的條紋狀或梳齒狀之畫素電極；該對向基板具備：黑色矩陣，其係將透明基板的一側之平面上分割成該畫素單位或該次畫素單位，於該平面上形成遮光部與複數的開口部，及帶狀之複數的透明電極，其係於該平面之上方，形成該畫素單位或該次畫素單位；該黑色矩陣係在該畫素單位或該次畫素單位中具備：含互相平行相對的2邊之框圖案，及與該框圖案的該2邊呈平行且形成在該畫素單位或該次畫素單位之中央部的線狀之中央圖案；該複數的透明電極之各自係與該框圖案的該2邊、該中央圖案及該畫素電極呈平行，於與該框圖案的該2邊之長度方向呈垂直的截面中，對於該中央圖案對稱地配置，於該截面的水平方向中，成為與該畫素電極錯開的位置，且在該截面的水平方向中，該透明電極的截面中心係位在該框圖案的截面中心與該中央圖案的截面中心之間。
  16. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中該陣列基板進一步具備梳齒狀或條紋狀的共通電極。
  17. 如申請專利範圍第16項之液晶顯示裝置，其中： 該畫素電極的長度方向與該共通電極的長度方向係平行，該畫素電極與該共通電極，係在相對於該平面的垂直方向中，隔著絕緣層而一部分重疊，該共通電極的一部分，係在該截面的水平方向中，朝該畫素或該次畫素的中央側，比該畫素電極更突出。
  18. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中：於該截面中，該透明電極的截面中心與該框圖案的截面中心之間的距離，係比該透明電極的截面中心與該中央圖案的截面中心之間的距離還短，於該截面的水平方向之位置中，該複數的透明電極與該框圖案的該2邊係鄰接。
  19. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中：於該截面中，該複數的透明電極之截面中心與該框圖案的該2邊之截面中心之間的距離，係比該複數的透明電極之截面中心與該中央圖案之截面中心之間的距離還長，於該截面的水平方向之位置中，該複數的透明電極與該中央圖案係鄰接。
  20. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中該畫素電極係在該液晶層側的表面上具有至少一條的條紋。
  21. 如申請專利範圍第20項之液晶顯示裝置，其中該條紋的長度方向係與該畫素電極的長度方向呈平行或垂直。
  22. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中該陣列基板係在該截面的水平方向中的寬度比該框圖案還寬，於該垂直方向的位置中進一步具備與該框圖案重疊的遮光圖案。
  23. 如申請專利範圍第22項之液晶顯示裝置，其中該遮光圖案係藉由光反射性的金屬薄膜來形成。
  24. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中該對向基板進一步具備對該畫素或該次畫素分配有紅、綠、藍中的任一者之著色層。
  25. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中該畫素或該次畫素係在該水平方向中具備穿透率不同的複數之區域。
  26. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中該液晶層具有負的介電常數各向異性，含有初期配向為垂直的液晶。
  27. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中該主動元件係使用在可見範圍中透明的複合金屬氧化物作為通道材料之氧化物半導體薄膜電晶體。
  28. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中進一步具備：對於該畫素或該次畫素分配之含有該畫素電 極的2個或4個畫素電極，及對於該畫素或該次畫素分配之含有該主動元件的2個或4個主動元件；該2個或4個主動元件係根據不同的映像信號，將電壓施加於該2個或4個畫素電極，驅動該液晶層中所含有的液晶。
  29. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中在該陣列基板的背面與該對向基板的表面中之至少一者，進一步具備具有光的折射功能之光控制元件。
  30. 如申請專利範圍第29項之液晶顯示裝置，其中該光控制元件含有1個以上的透鏡片與1個以上的稜鏡片中之至少一者。
  31. 如申請專利範圍第29項之液晶顯示裝置，其中該光控制元件係在與該畫素電極的長度方向呈垂直的方向中，折射該光。
  32. 如申請專利範圍第29項之液晶顯示裝置，其中該光控制元件的光軸，係對於該平面中的該畫素或該次畫素之並列方向，具有波紋減低用角度θ。
  33. 如申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中進一步具備：於該陣列基板之背面，具備發光元件陣列的邊緣光型之導光部，及使該發光元件陣列與施加於該主動元件的映像信號同步而發光之發光部。
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