WO2014038436A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2014038436A1
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color
subpixel
color filter
liquid crystal
display device
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PCT/JP2013/072904
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English (en)
French (fr)
Inventor
歳久 内田
祐樹 山下
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-193890 filed in Japan on September 4, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a plurality of subpixels that perform single color display such as red, green, and blue are provided in one pixel of a liquid crystal display device.
  • Each subpixel is provided with a color filter, and color display is performed by light transmitted through the color filter.
  • the problem of color mixing is alleviated by widening the width of the black matrix provided between the color filters.
  • the width of the black matrix is excessively widened, the aperture ratio of the sub-pixel is lowered, which is not preferable.
  • the width of the black matrix is not controlled uniformly among the subpixels of blue and green, green and red, and red and blue, but is considered to affect the display color.
  • Lowering the aperture ratio is suppressed by preferentially increasing the width of the black matrix between pixels (the width of the black matrix between red and blue subpixels) over the width of the black matrix between other subpixels. .
  • the width of the black matrix between the red and blue subpixels is set to both the red side and the blue side with respect to the intermediate position between the two subpixels (the center position of the drain signal line). Spreads at an equal rate.
  • such a design has been found to be not always appropriate according to the inventor's study.
  • the magnitude of the color change that the viewer feels due to the color mixture is the color of the color filter of the subpixel that performs monochromatic display and the color of the color filter of the adjacent subpixel mixed therewith. Varies depending on the combination. Even when performing monochromatic display using the same subpixel, the magnitude of the color change perceived by the viewer varies depending on what color light is mixed from the color filters of the adjacent subpixels. . Therefore, if the black matrix is expanded at an equal ratio to both the red side and the blue side, the width of the black matrix is designed according to the combination that is likely to cause a color change, so the width of the black matrix is unnecessary. In some cases, the aperture ratio is increased and the aperture ratio cannot be secured sufficiently.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of suppressing a color change due to color mixture without greatly impairing the aperture ratio.
  • the liquid crystal display device includes a first subpixel provided with a first color filter, a second subpixel provided with a second color filter, and the first color filter and the second color filter.
  • the color of the second color filter is a color that causes a relatively large color change with respect to the color of the first color filter by mixing with the color of the first color filter,
  • the central position of the black matrix in the width direction is arranged on the second subpixel side with respect to the boundary between the first subpixel and the second subpixel. .
  • the first sub-pixel may include a red sub-pixel provided with a red color filter
  • the second sub-pixel may include a green sub-pixel provided with a green color filter.
  • the first subpixel may include a blue subpixel provided with a blue color filter
  • the second subpixel may include a green subpixel provided with a green color filter.
  • liquid crystal display device capable of suppressing a color change due to color mixing without greatly impairing the aperture ratio.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to Comparative Example 2.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to Comparative Example 2.
  • FIG. It is a 1st figure which shows the color change of the diagonal direction accompanying a misalignment.
  • 1 is a first cross-sectional view of a liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a second cross-sectional view of the liquid crystal display device according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a 1st figure which shows the color change of the diagonal direction accompanying a misalignment. It is a 2nd figure which shows the color change of the diagonal direction accompanying a misalignment.
  • 6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to Example 2.
  • FIG. It is a figure which shows the color change of the diagonal direction accompanying a misalignment.
  • FIGS. 1A and 2A are diagrams illustrating a state in which a monochromatic image by the first subpixel P1 is observed from the second subpixel P2 side
  • FIGS. 1B and 2B illustrate a monochromatic image by the second subpixel P2 as a first image. It is a figure which shows the state observed from the sub pixel P1 side.
  • FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 2A, and FIG. 2B for convenience, only two subpixels P1 and P2 adjacent to each other across the black matrix BM are extracted from a plurality of subpixels included in one pixel. It is shown.
  • symbol DL has shown the data line
  • symbol Lc has shown the liquid crystal layer
  • symbol BL has 1st sub pixel P1 and 2nd sub pixel P2. The boundary part is shown.
  • the display method of the liquid crystal display device is not particularly limited.
  • Various display methods such as IPS (In-Plane Switching) method, VA (Vertical Alignment) method, FFS (Fringe-Field Switching) method, OCB (Optically Compensated Bend) method, TN (TwistedNematic) method, etc.
  • IPS In-Plane Switching
  • VA Vertical Alignment
  • FFS Frringe-Field Switching
  • OCB Optically Compensated Bend
  • TN TransmissionNematic
  • the planar area of the subpixel is defined as a rectangular area surrounded by a pair of data lines DL and a pair of gate lines (not shown).
  • the position of the subpixel boundary BL is defined as the position of the center of the data line DL in the width direction and the position of the center of the gate line in the width direction.
  • the display color of the first subpixel P1 when performing monochromatic display using the first subpixel P1, when the monochromatic image is viewed obliquely, a part of the light modulated by the first subpixel P1 is converted into the first subpixel P1. In some cases, the light does not pass through the first color filter CF1 of P1, but passes through the second color filter CF2 of the second subpixel P2 and is visually recognized by the viewer. Since the color of the light L1 transmitted through the second color filter CF2 (the color of the second color filter CF2) is mixed with the color of the light L1 transmitted through the first color filter CF1, the display color of the first subpixel P1 A slightly different color image is displayed.
  • the problem of color mixing is reduced by increasing the width of the black matrix BM provided between the color filters CF1 and CF2 (the width in the arrangement direction of the first subpixel P1 and the second subpixel P2). If the width of is too wide, the aperture ratios of the subpixels P1 and P2 are lowered, which is not preferable.
  • the magnitude of the color change that the observer feels due to the color mixture is the color of the color filter of the subpixel that performs monochromatic display and the color of the color filter of the adjacent subpixel mixed therewith. It depends on the combination. Even when performing monochromatic display using the same subpixel, the magnitude of the color change perceived by the viewer varies depending on what color light is mixed from the color filters of the adjacent subpixels. .
  • the color of the first color filter CF1 is a color that causes a relatively small color change with respect to the color of the second color filter CF2 when mixed with the color of the second color filter CF2, and the second color It is assumed that the color of the filter CF2 is a color that causes a relatively large color change with respect to the color of the first color filter CF1 by being mixed with the color of the first color filter CF1.
  • the width of the black matrix BM is increased to both the first subpixel P1 side and the second subpixel P2 side. If it is widened, the aperture ratio becomes smaller than necessary at least in the first sub-pixel P1.
  • the black matrix BM is relatively widened to the second sub-pixel P2 side where the second color filter CF2 that is relatively easy to cause a color change is provided. Yes.
  • the aperture ratio does not become smaller than necessary in the first subpixel P1.
  • the center position of the black matrix BM in the width direction coincides with the position of the boundary portion BL of the subpixel.
  • the center position in the width direction of the black matrix BM is arranged at a position shifted to the second subpixel P2 side from the boundary portion BL of the subpixel.
  • FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B are cross-sectional views of a conventional liquid crystal display device 1 (Comparative Example 1)
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of an improved liquid crystal display device 2 (Comparative Example 2).
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a color change in an oblique direction due to misalignment in the liquid crystal display device 1
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a color change in an oblique direction due to misalignment in the liquid crystal display device 2.
  • the magnitude of the color change is defined as the color difference on the u′v ′ chromaticity diagram (CIE 1976 UCS chromaticity diagram), that is, the distance on the u′v ′ chromaticity diagram.
  • (u ′, v ′) is the chromaticity coordinates of the color after the color mixture has occurred
  • (u0, v0) is the color before the color mixture has occurred (the color of the color filter of the subpixel to be originally displayed) ) Chromaticity coordinates.
  • the liquid crystal display device 1 includes a first substrate 10 and a second substrate 20 that are arranged to face each other, a liquid crystal layer Lc that is sandwiched between the first substrate 10 and the second substrate 20, It has.
  • the first substrate 10 is provided with a data line DL, a pixel electrode 11, and a common electrode 12.
  • the alignment of the liquid crystal layer Lc is caused by an electric field (lateral electric field) generated between the pixel electrode 11 and the common electrode 12. Be controlled.
  • the second substrate 20 is provided with a red color filter CFr, a green color filter CFg, and a blue color filter CFb, and a black matrix BM is provided between adjacent color filters.
  • the red subpixel Pr and the green subpixel Pg, the green subpixel Pg and the blue subpixel Pb, and the blue subpixel Pb and the red subpixel Pr are arranged adjacent to each other with the black matrix BM interposed therebetween.
  • reference sign BLgr indicates a boundary portion between the red subpixel Pr and the green subpixel Pg
  • reference sign BLbg indicates a boundary portion between the green subpixel Pg and the blue subpixel Pb
  • reference sign BLrb Indicates the boundary between the blue sub-pixel Pb and the red sub-pixel Pr
  • the symbol Wgr indicates the width of the black matrix BM disposed in the boundary BLgr
  • the symbol Wbg is disposed in the boundary BLbg.
  • the width of the black matrix BM is shown
  • the symbol Wrb shows the width of the black matrix BM arranged at the boundary portion BLrb.
  • the color change is greatest when green light Lg is mixed during red display, then when green light Lg is mixed during blue display, when red light Lr is mixed during blue display,
  • the blue light Lb is mixed at the time of display
  • the blue light Lb is mixed at the time of green display
  • the red light Lr is mixed at the time of green display
  • the color change increases. This result agrees with the tendency of the color change felt by the observer by visual evaluation.
  • the magnitude of the color change felt by the observer can be evaluated as a color change on the chromaticity diagram.
  • the occurrence of color mixing is sufficiently suppressed in all the color mixing modes described above. Even if the misalignment increases, color change due to color mixing hardly occurs, and very high color reproducibility is realized.
  • the width of the black matrix BM is uniformly controlled at the boundary between all the sub-pixels, if it is attempted to sufficiently suppress the green color mixture at the time of red display where color change is most likely to occur, the specific sub-pixels There is a possibility that the aperture ratio becomes smaller than necessary.
  • the width of the black matrix is appropriately controlled for each of the subpixel boundary portions BLgr, BLbg, and BLrb in accordance with each color mixture mode.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the liquid crystal display device 3 (Example 1) according to the present invention
  • FIG. 6B is a diagram showing a color change in an oblique direction due to misalignment in the liquid crystal display device 3.
  • FIGS. 5A and 6A show a sectional view of a conventional liquid crystal display device 1 (Comparative Example 1) and a diagram showing a color change in an oblique direction due to misalignment in the liquid crystal display device 1.
  • FIG. 5A and 6A show a sectional view of a conventional liquid crystal display device 1 (Comparative Example 1) and a diagram showing a color change in an oblique direction due to misalignment in the liquid crystal display device 1.
  • FIG. 1 Comparative Example 1
  • a set of subpixels adjacent to each other across the black matrix BM includes a red subpixel Pr and a green subpixel Pg, a green subpixel Pg and a blue subpixel Pb, and a blue subpixel Pb and a red subpixel Pr.
  • the color of the red color filter CFr causes a relatively small color change with respect to the color of the green color filter CFg by mixing with the color of the green color filter CFg.
  • the color of the green color filter CFg is a color that causes a relatively large color change with respect to the color of the red color filter CFr when mixed with the color of the red color filter CFr.
  • the color of the blue color filter CFb causes a relatively small color change with respect to the color of the green color filter CFg by mixing with the color of the green color filter CFg.
  • the color of the green color filter CFg is a color that causes a relatively large color change with respect to the color of the blue color filter CFb when mixed with the color of the blue color filter CFb.
  • the color of the blue color filter CFb is mixed with the color of the red color filter CFr, thereby causing a relatively small color change with respect to the color of the red color filter CFr.
  • the color of the red color filter CFr is a color that causes a relatively large color change with respect to the color of the blue color filter CFb when mixed with the color of the blue color filter CFb.
  • a sub-pixel provided with a color filter that is relatively difficult to cause a color change due to color mixing with the display color of the adjacent sub-pixel on the other side is a first sub-pixel, and a color change occurs relatively.
  • the sub-pixel provided with the color filter that is easy to be processed is the second sub-pixel
  • the red sub-pixel Pr becomes the first sub-pixel
  • the green sub-pixel Pg becomes the second sub-pixel. It becomes a pixel.
  • the blue subpixel Pb is the first subpixel
  • the green subpixel Pg is the second subpixel.
  • the blue subpixel Pb is the first subpixel
  • the red subpixel Pr is the second subpixel.
  • the black matrix BM is relatively widened to the second subpixel P ⁇ b> 2 side provided with a color filter that is relatively easy to cause a color change.
  • the center position in the width direction of the black matrix BM coincides with the position of the boundary portion of the subpixel.
  • the width direction in the black matrix BM Is located at a position shifted to the second subpixel P2 side with respect to the boundary portion of the subpixel.
  • Wgr, Wbg, and Wrb are not necessarily equal.
  • the black matrix BM is relatively widened toward the green subpixel Pg side, and the center position in the width direction of the black matrix BM is larger than the boundary portion BLgr in the green subpixel. It is arranged at a position shifted to the Pg side.
  • the black matrix BM is relatively widened to the green subpixel Pg side, and the center position of the black matrix BM in the width direction is shifted to the green subpixel Pg side from the boundary portion BLbg. It is arranged at the position.
  • the black matrix BM is relatively widened to the red subpixel Pr side, and the center position of the black matrix BM in the width direction is shifted to the green subpixel Pg side from the boundary portion BLrb. It is arranged at the position.
  • the magnitude of the color change caused by mixing the light transmitted through the color filter of the second sub-pixel with the display color of the first sub-pixel is A
  • the magnitudes of A in the three sub-pixels are different from each other.
  • the size of A is the largest when green is mixed during red display, the second largest when green is mixed during blue display, and the second largest when red is mixed during blue display.
  • the width of the black matrix BM arranged on the second subpixel side with respect to the boundary portion of the subpixel is uniformly controlled in each boundary portion BLgr, BLbg, BLrb, the aperture ratio in a specific subpixel is determined. Will be smaller than necessary. Therefore, in the liquid crystal display device 3, in the three sets of subpixels, the width of the black matrix BM arranged on the second subpixel side with respect to the boundary portion of the subpixel is larger as A is larger.
  • the width of the black matrix BM on the green subpixel Pg side is larger than the boundary portion BLgr
  • the black matrix BM on the green subpixel Pg side is next larger than the boundary portion BLbg
  • the width is larger than that of the boundary portion BLrb.
  • the width of the black matrix BM on the red subpixel Pr side is the next largest.
  • the width of the black matrix BM is appropriately controlled for each of the subpixel boundary portions BLgr, BLbg, and BLrb in accordance with each color mixture mode. Therefore, it is possible to suppress a color change due to color mixing without greatly impairing the aperture ratio.
  • FIG. 7 is a sectional view of a liquid crystal display device 4 (Example 2) according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the color change in the oblique direction due to the misalignment in the liquid crystal display device 4.
  • the center position of the black matrix BM in the width direction is appropriately controlled for each of the boundary portions BLgr, BLbg, and BLrb of the subpixels according to the color mixture mode.
  • the present invention can be used for a liquid crystal display device.

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Abstract

　第１カラーフィルタ（ＣＦ１）が設けられた第１サブピクセル（Ｐ１）と、第２カラーフィルタ（ＣＦ２）が設けられた第２サブピクセル（Ｐ２）と、第１カラーフィルタ（ＣＦ１）と第２カラーフィルタ（ＣＦ２）の間に設けられたブラックマトリクス（ＢＭ）と、を備え、第１カラーフィルタ（ＣＦ１）の色は、第２カラーフィルタ（ＣＦ２）の色と混合することにより、第２カラーフィルタ（ＣＦ２）の色に対して相対的に小さい色変化を生じさせる色であり、第２カラーフィルタ（ＣＦ２）の色は、第１カラーフィルタ（ＣＦ１）の色と混合することにより、第１カラーフィルタ（ＣＦ１）の色に対して相対的に大きい色変化を生じさせる色であり、ブラックマトリクス（ＢＭ）の幅方向の中心の位置は、第１サブピクセル（Ｐ１）と第２サブピクセル（Ｐ２）との境界部（ＢＬ）よりも第２サブピクセル（Ｐ２）側に配置されている液晶表示装置。

Description

液晶表示装置
　本発明は、液晶表示装置に関する。
　本願は、２０１２年９月４日に、日本に出願された特願２０１２－１９３８９０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般に、液晶表示装置の１画素内には、赤、緑、青などの単色表示を行う複数のサブピクセルが設けられている。各サブピクセルにはカラーフィルタが設けられており、カラーフィルタを透過した光によってカラー表示が行われる。
　特定のサブピクセルを用いて単色表示を行う場合、その単色の画像を斜めから見ると、当該サブピクセルで変調された光の一部が、当該サブピクセルのカラーフィルタを透過せずに、隣りのサブピクセルのカラーフィルタを透過して観察者に視認されることがある。
この場合、本来視認されるべき色のほかに、隣りのサブピクセルのカラーフィルタの色が混合されるため、本来表示されるべき色とは異なる色の表示が行われることとなる。この現象は混色と呼ばれており、スマートフォンやタブレット端末のように斜めから画像を視認する機会の多い携帯型情報端末において、特に顕著な問題となっている。
　混色の問題は、カラーフィルタ間に設けられたブラックマトリクスの幅を広げることにより軽減されるが、ブラックマトリクスの幅を広げすぎるとサブピクセルの開口率が低下するため、好ましくない。そのため、特許文献１では、ブラックマトリクスの幅を、青と緑、緑と赤、赤と青の各サブピクセル間で一律に制御するのではなく、表示の色味に影響を与えると思われるサブピクセル間のブラックマトリクスの幅（赤と青のサブピクセル間のブラックマトリクスの幅）を他のサブピクセル間のブラックマトリクスの幅よりも優先的に広げることにより、開口率の低下を抑制している。
特開２０１０－１４７６０号公報
　特許文献１では、赤と青のサブピクセル間のブラックマトリクスの幅を２つのサブピクセルの間の中間の位置（ドレイン信号線の中心の位置）に対して赤色側と青色側の双方に対して等しい割合で広げている。しかしながら、このような設計は、本発明者の検討によれば、必ずしも適切ではないことが明らかになっている。
　後述の実施例で説明するように、混色によって観察者が感じる色変化の大きさは、単色表示を行うサブピクセルのカラーフィルタの色とこれに混合される隣りのサブピクセルのカラーフィルタの色との組み合わせによって変化する。同じサブピクセルを用いて単色表示を行う場合であっても、隣りのサブピクセルのカラーフィルタからどのような色の光が混合されるかによって、観察者が感じる色変化の大きさは異なってくる。よって、赤色側と青色側の双方に対して等しい割合でブラックマトリクスを広げると、色変化が生じやすい組み合わせに合わせてブラックマトリクスの幅を設計することとなるため、ブラックマトリクスの幅が不必要に広くなり、開口率が十分に確保できない場合がある。
　また、後述の実施例によれば、赤色の単色表示に対して緑色が混合する場合が最も色変化を感じ易くなるが、特許文献１のように赤と青のサブピクセル間のブラックマトリクスの幅を他のサブピクセル間のブラックマトリクスの幅よりも大きくしても、このような色変化の問題を改善することにはならない。むしろ赤と青のサブピクセル間のブラックマトリクスの幅が大きくなることにより、開口率の低下を招くという問題を生じる。
　本発明の目的は、開口率を大きく損なうことなく混色による色変化を抑制可能な液晶表示装置を提供することにある。
　本発明の液晶表示装置は、第１カラーフィルタが設けられた第１サブピクセルと、第２カラーフィルタが設けられた第２サブピクセルと、前記第１カラーフィルタと前記第２カラーフィルタの間に設けられたブラックマトリクスと、を備え、前記第１カラーフィルタの色は、前記第２カラーフィルタの色と混合することにより、前記第２カラーフィルタの色に対して相対的に小さい色変化を生じさせる色であり、前記第２カラーフィルタの色は、前記第１カラーフィルタの色と混合することにより、前記第１カラーフィルタの色に対して相対的に大きい色変化を生じさせる色であり、前記ブラックマトリクスの幅方向の中心の位置は、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとの境界部よりも前記第２サブピクセル側に配置されている。
　前記第１サブピクセルとして、赤色カラーフィルタが設けられた赤色サブピクセルを備え、前記第２サブピクセルとして、緑色カラーフィルタが設けられた緑色サブピクセルを備えていてもよい。
　前記第１サブピクセルとして、青色カラーフィルタが設けられた青色サブピクセルを備え、前記第２サブピクセルとして、緑色カラーフィルタが設けられた緑色サブピクセルを備えていてもよい。
　本発明によれば、開口率を大きく損なうことなく混色による色変化を抑制可能な液晶表示装置を提供することができる。
本発明の原理を説明するための第１の図である。 本発明の原理を説明するための第２の図である。 本発明の原理を説明するための第１の図である。 本発明の原理を説明するための第２の図である。 比較例１に係る液晶表示装置の断面図である。 比較例２に係る液晶表示装置の断面図である。 アライメントずれに伴う斜め方向の色変化を示す第１の図である。 アライメントずれに伴う斜め方向の色変化を示す第２の図である。 実施例１に係る液晶表示装置の第１の断面図である。 実施例１に係る液晶表示装置の第２の断面図である。 アライメントずれに伴う斜め方向の色変化を示す第１の図である。 アライメントずれに伴う斜め方向の色変化を示す第２の図である。 実施例２に係る液晶表示装置の断面図である。 アライメントずれに伴う斜め方向の色変化を示す図である。
［本発明の原理の説明］
　まず、図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａ、図２Ｂを用いて本発明の原理を説明する。
　図１Ａおよび図２Ａは、第１サブピクセルＰ１による単色画像を第２サブピクセルＰ２側から観察した状態を示す図であり、図１Ｂおよび図２Ｂは、第２サブピクセルＰ２による単色画像を第１サブピクセルＰ１側から観察した状態を示す図である。
　なお、図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａ、図２Ｂでは、便宜上、１画素内に含まれる複数のサブピクセルのうち、ブラックマトリクスＢＭを挟んで互いに隣接する２つのサブピクセルＰ１，Ｐ２のみを抜き出して図示している。図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａ、図２Ｂにおいて、符号ＤＬは、データラインを示しており、符号Ｌｃは、液晶層を示しており、符号ＢＬは、第１サブピクセルＰ１と第２サブピクセルＰ２との境界部を示している。
　本発明において、液晶表示装置の表示方式は、特に限定されない。表示方式としては、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）方式、ＴＮ（TwistedNematic）方式など、公知の種々の表示方式が採用されうる。
　サブピクセルの平面領域は、一対のデータラインＤＬと一対のゲートライン（図示略）によって囲まれた矩形の領域として定義される。サブピクセルの境界部ＢＬの位置は、データラインＤＬの幅方向中心の位置、および、ゲートラインの幅方向中心の位置として定義される。
　図１Ａに示すように、第１サブピクセルＰ１を用いて単色表示を行う場合、その単色の画像を斜めから見ると、第１サブピクセルＰ１で変調された光の一部が、第１サブピクセルＰ１の第１カラーフィルタＣＦ１を透過せずに、第２サブピクセルＰ２の第２カラーフィルタＣＦ２を透過して観察者に視認されることがある。第１カラーフィルタＣＦ１を透過した光Ｌ１の色に対して、第２カラーフィルタＣＦ２を透過した光Ｌ２の色（第２カラーフィルタＣＦ２の色）が混合するため、第１サブピクセルＰ１の表示色とは若干異なる色の画像が表示される。
　一方、図１Ｂに示すように、第２サブピクセルＰ２を用いて単色表示を行う場合、その単色の画像を斜めから見ると、第２サブピクセルＰ２で変調された光の一部が、第２サブピクセルＰ２の第２カラーフィルタＣＦ２を透過せずに、第１サブピクセルＰ１の第１カラーフィルタＣＦ１を透過して観察者に視認されることがある。第２カラーフィルタＣＦ２を透過した光Ｌ２の色に対して、第１カラーフィルタＣＦ１を透過した光Ｌ１の色が混合するため、第２サブピクセルＰ２の表示色（第２カラーフィルタＣＦ２の色）とは若干異なる色の画像が表示される。
　混色の問題は、カラーフィルタＣＦ１，ＣＦ２間に設けられたブラックマトリクスＢＭの幅（第１サブピクセルＰ１と第２サブピクセルＰ２の並び方向の幅）を広げることにより軽減されるが、ブラックマトリクスＢＭの幅を広げすぎるとサブピクセルＰ１，Ｐ２の開口率が低下するため、好ましくない。
　本発明者の検討によれば、混色によって観察者が感じる色変化の大きさは、単色表示を行うサブピクセルのカラーフィルタの色とこれに混合される隣りのサブピクセルのカラーフィルタの色との組み合わせによって変化する。同じサブピクセルを用いて単色表示を行う場合であっても、隣りのサブピクセルのカラーフィルタからどのような色の光が混合されるかによって、観察者が感じる色変化の大きさは異なってくる。
　例えば、第１カラーフィルタＣＦ１の色が、第２カラーフィルタＣＦ２の色と混合することにより、第２カラーフィルタＣＦ２の色に対して相対的に小さい色変化を生じさせる色であり、第２カラーフィルタＣＦ２の色が、第１カラーフィルタＣＦ１の色と混合することにより、第１カラーフィルタＣＦ１の色に対して相対的に大きい色変化を生じさせる色であるとする。このとき、第１カラーフィルタＣＦ１の色への第２カラーフィルタＣＦ２の色の混合を抑制するために、ブラックマトリクスＢＭの幅を第１サブピクセルＰ１側および第２サブピクセルＰ２側の双方に大きく広げてしまうと、少なくとも第１サブピクセルＰ１においては開口率が必要以上に小さくなってしまう。
　そこで、本発明では、図２Ａに示すように、ブラックマトリクスＢＭが、相対的に色変化を生じさせやすい第２カラーフィルタＣＦ２が設けられた第２サブピクセルＰ２側に相対的に大きく広げられている。これにより、第１サブピクセルＰ１において必要以上に開口率が小さくならないようになっている。
　すなわち、従来の液晶表示装置では、図１Ａ、図１Ｂに示すように、ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、サブピクセルの境界部ＢＬの位置と一致しているが、本発明の液晶表示装置では、図２Ａ、図２Ｂに示すように、ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、サブピクセルの境界部ＢＬよりも第２サブピクセルＰ２側にずれた位置に配置されている。
　サブピクセルの境界部ＢＬを中心として、第２サブピクセルＰ２側のブラックマトリクスＢＭの幅を第１サブピクセルＰ１側のブラックマトリクスＢＭの幅よりも大きくすることで、開口率を大きく損なうことなく混色による色変化を抑制している。この場合、図２Ｂに示すように、第１カラーフィルタＣＦ１の色が第２カラーフィルタＣＦ２の色に混合することは十分に抑制できないが、もともとこのような混色による色変化は観察者において殆ど感じられないので、画質が大きく損なわれることはない。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態として、１画素内に３つのサブピクセルが設けられたＩＰＳ方式の液晶表示装置について説明する。
　まず、図３Ａ、図３Ｂおよび図４Ａ、図４Ｂを用いて、混色に対する従来の改善策の一例を説明する。図３Ａは、従来の液晶表示装置１（比較例１）の断面図であり、図３Ｂは、改善後の液晶表示装置２（比較例２）の断面図である。図４Ａは、液晶表示装置１におけるアライメントずれによる斜め方向の色変化を示す図であり、図４Ｂは、液晶表示装置２におけるアライメントずれによる斜め方向の色変化を示す図である。
　なお、図４Ａおよび図４Ｂにおいて、色変化の大きさは、ｕ′ｖ′色度図（ＣＩＥ　１９７６　ＵＣＳ色度図）上の色差、すなわち、ｕ′ｖ′色度図上の距離として定義される。色差Δｕ′ｖ′は、Δｕ′ｖ′＝｛（ｕ′－ｕ０′）２＋（ｖ′－ｖ０′）２｝１／２として算出される。ただし、（ｕ′、ｖ′）は、混色が生じた後の色の色度座標であり、（ｕ０、ｖ０）は、混色が生じる前の色（本来表示すべきサブピクセルのカラーフィルタの色）の色度座標である。
　図３Ａに示すように、液晶表示装置１は、互いに対向配置された第１基板１０および第２基板２０と、第１基板１０と第２基板２０との間に挟持された液晶層Ｌｃと、を備えている。第１基板１０には、データラインＤＬと画素電極１１と共通電極１２とが設けられており、画素電極１１と共通電極１２との間に発生する電界（横電界）によって液晶層Ｌｃの配向が制御される。第２基板２０には、赤色カラーフィルタＣＦｒと緑色カラーフィルタＣＦｇと青色カラーフィルタＣＦｂとが設けられており、互いに隣接するカラーフィルタの間にはブラックマトリクスＢＭが設けられている。
　液晶表示装置１の１画素内には、赤色カラーフィルタＣＦｒが設けられた赤色サブピクセルＰｒと、緑色カラーフィルタＣＦｇが設けられた緑色サブピクセルＰｇと青色カラーフィルタＣＦｂが設けられた青色サブピクセルＰｂとが設けられている。赤色サブピクセルＰｒと緑色サブピクセルＰｇ、緑色サブピクセルＰｇと青色サブピクセルＰｂ、青色サブピクセルＰｂと赤色サブピクセルＰｒは、それぞれブラックマトリクスＢＭを挟んで互いに隣接して配置されている。
　図３Ａにおいて、符号ＢＬｇｒは、赤色サブピクセルＰｒと緑色サブピクセルＰｇとの境界部を示しており、符号ＢＬｂｇは、緑色サブピクセルＰｇと青色サブピクセルＰｂとの境界部を示しており、符号ＢＬｒｂは、青色サブピクセルＰｂと赤色サブピクセルＰｒとの境界部を示しており、符号Ｗｇｒは、境界部ＢＬｇｒに配置されるブラックマトリクスＢＭの幅を示しており、符号Ｗｂｇは、境界部ＢＬｂｇに配置されるブラックマトリクスＢＭの幅を示しており、符号Ｗｒｂは、境界部ＢＬｒｂに配置されるブラックマトリクスＢＭの幅を示している。
　液晶表示装置１は、全てのブラックマトリクスＢＭの幅が均一に形成された液晶表示装置である。ＷｇｒとＷｂｇとＷｒｂは全て等しくなっており（Ｗｇｒ＝Ｗｂｇ＝Ｗｒｂ）、各境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂに配置されたブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、その境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂの位置と一致している。
　図４Ａに示すように、第１基板と第２基板との間にアライメントずれが生じると、隣のサブピクセルのカラーフィルタからの光漏れが大きくなり、本来表示すべき色からの色変化も大きくなる。混色によって生じる色変化の大きさは、単色表示を行うサブピクセルのカラーフィルタの色とこれに混合される隣りのサブピクセルのカラーフィルタの色との組み合わせによって変化する。同じサブピクセルを用いて単色表示を行う場合であっても、隣りのサブピクセルのカラーフィルタからどのような色の光が混合されるかによって、観察者が感じる色変化の大きさは異なってくる。
　例えば、図４Ａの例では、赤色表示時に緑色光Ｌｇが混合する場合が最も色変化が大きく、次いで、青色表示時に緑色光Ｌｇが混合する場合、青色表示時に赤色光Ｌｒが混合する場合、赤色表示時に青色光Ｌｂが混合する場合、緑色表示時に青色光Ｌｂが混合する場合、緑色表示時に赤色光Ｌｒが混合する場合の順に色変化が大きくなる。この結果は、目視評価による観察者が感じる色変化の結果と傾向が一致する。観察者が感じる色変化の大きさは、色度図上の色変化として評価することが可能である。
　図３Ｂに示すように、液晶表示装置２は、液晶表示装置１のブラックマトリクスＢＭを各サブピクセルの境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂを中心としてその両側に均等に広げた液晶表示装置である。液晶表示装置２においても、ＷｇｒとＷｂｇとＷｒｂは全て等しくなっており（Ｗｇｒ＝Ｗｂｇ＝Ｗｒｂ）、各境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂに配置されたブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、その境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂの位置と一致している。
　図４Ｂに示すように、液晶表示装置２では、上述した全ての混色の態様において、混色の発生が十分に抑制されている。アライメントずれが大きくなっても混色による色変化は殆ど生じておらず、非常に高い色再現性が実現されている。しかしながら、ブラックマトリクスＢＭの幅が全てのサブピクセルの境界部において一律に制御されているので、最も色変化が生じやすい赤色表示時の緑色の混色を十分に抑制しようとすると、特定のサブピクセルにおいては、開口率が必要以上に小さくなる可能性がある。
　そこで、本実施形態では、図５Ｂに示すように、ブラックマトリクスの幅をそれぞれの混色の態様に応じてサブピクセルの境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂごとに適切に制御している。
　図５Ｂは、本発明に係る液晶表示装置３（実施例１）の断面図であり、図６Ｂは、液晶表示装置３におけるアライメントずれによる斜め方向の色変化を示す図である。
図５Ａおよび図６Ａには、比較のため、従来の液晶表示装置１（比較例１）の断面図と、液晶表示装置１におけるアライメントずれによる斜め方向の色変化を示す図を示している。
　本実施形態の場合、ブラックマトリクスＢＭを挟んで互いに隣接するサブピクセルの組は、赤色サブピクセルＰｒと緑色サブピクセルＰｇ、緑色サブピクセルＰｇと青色サブピクセルＰｂ、青色サブピクセルＰｂと赤色サブピクセルＰｒ、の合計３組存在する。
　赤色サブピクセルＰｒと緑色サブピクセルＰｇの組では、赤色カラーフィルタＣＦｒの色は、緑色カラーフィルタＣＦｇの色と混合することにより、緑色カラーフィルタＣＦｇの色に対して相対的に小さい色変化を生じさせる色であり、緑色カラーフィルタＣＦｇの色は、赤色カラーフィルタＣＦｒの色と混合することにより、赤色カラーフィルタＣＦｒの色に対して相対的に大きい色変化を生じさせる色である。
　緑色サブピクセルＰｇと青色サブピクセルＰｂの組では、青色カラーフィルタＣＦｂの色は、緑色カラーフィルタＣＦｇの色と混合することにより、緑色カラーフィルタＣＦｇの色に対して相対的に小さい色変化を生じさせる色であり、緑色カラーフィルタＣＦｇの色は、青色カラーフィルタＣＦｂの色と混合することにより、青色カラーフィルタＣＦｂの色に対して相対的に大きい色変化を生じさせる色である。
　青色サブピクセルＰｂと赤色サブピクセルＰｒの組では、青色カラーフィルタＣＦｂの色は、赤色カラーフィルタＣＦｒの色と混合することにより、赤色カラーフィルタＣＦｒの色に対して相対的に小さい色変化を生じさせる色であり、赤色カラーフィルタＣＦｒの色は、青色カラーフィルタＣＦｂの色と混合することにより、青色カラーフィルタＣＦｂの色に対して相対的に大きい色変化を生じさせる色である。
　すなわち、隣接する相手側のサブピクセルの表示色に対して、混色により、相対的に色変化を生じさせにくいカラーフィルタが設けられたサブピクセルを第１サブピクセルとし、相対的に色変化を生じさせやすいカラーフィルタが設けられたサブピクセルを第２サブピクセルとすると、赤色サブピクセルＰｒと緑色サブピクセルＰｇの組では、赤色サブピクセルＰｒが第１サブピクセルとなり、緑色サブピクセルＰｇが第２サブピクセルとなる。緑色サブピクセルＰｇと青色サブピクセルＰｂの組では、青色サブピクセルＰｂが第１サブピクセルとなり、緑色サブピクセルＰｇが第２サブピクセルとなる。青色サブピクセルＰｂと赤色サブピクセルＰｒの組では、青色サブピクセルＰｂが第１サブピクセルとなり、赤色サブピクセルＰｒが第２サブピクセルとなる。
　前述のように、ブラックマトリクスＢＭの幅を第１サブピクセルＰ１側および第２サブピクセルＰ２側の双方に等しい割合で広げてしまうと、少なくとも第１サブピクセルＰ１においては開口率が必要以上に小さくなってしまう。そのため、液晶表示装置３では、ブラックマトリクスＢＭが、相対的に色変化を生じさせやすいカラーフィルタが設けられた第２サブピクセルＰ２側に相対的に大きく広げられている。
　従来の液晶表示装置１では、ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、サブピクセルの境界部の位置と一致しているが、本発明に係る液晶表示装置３では、ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、サブピクセルの境界部に対して、第２サブピクセルＰ２側にずれた位置に配置されている。また、従来の液晶表示装置１では、ＷｇｒとＷｂｇとＷｒｂは全て等しくなっているが（Ｗｇｒ＝Ｗｂｇ＝Ｗｒｂ）、本発明に係る液晶表示装置３では、ＷｇｒとＷｂｇとＷｒｂは必ずしも等しくならない。
　具体的には、境界部ＢＬｇｒにおいては、ブラックマトリクスＢＭは緑色サブピクセルＰｇ側に相対的に大きく広げられており、ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、境界部ＢＬｇｒよりも緑色サブピクセルＰｇ側にずれた位置に配置されている。
　境界部ＢＬｂｇにおいては、ブラックマトリクスＢＭは、緑色サブピクセルＰｇ側に相対的に大きく広げられており、ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、境界部ＢＬｂｇよりも緑色サブピクセルＰｇ側にずれた位置に配置されている。
　境界部ＢＬｒｂにおいては、ブラックマトリクスＢＭは、赤色サブピクセルＰｒ側に相対的に大きく広げられており、ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、境界部ＢＬｒｂよりも緑色サブピクセルＰｇ側にずれた位置に配置されている。
　第２サブピクセルのカラーフィルタを透過した光が第１サブピクセルの表示色に混合することによる生じる色変化の大きさをＡとすると、前記３組のサブピクセルにおいてはＡの大きさは互いに異なる。Ａの大きさは、赤色表示時に緑色が混合する場合が最も大きく、青色表示時に緑色が混合する場合が次に大きく、青色表示時に赤色が混合する場合がその次に大きい。
　この場合、サブピクセルの境界部よりも第２サブピクセル側に配置されるブラックマトリクスＢＭの幅を各境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂにおいて一律に制御してしまうと、特定のサブピクセルにおいては開口率が必要以上に小さくなってしまう。そのため、液晶表示装置３では、前記３組のサブピクセルにおいて、サブピクセルの境界部よりも第２サブピクセル側に配置されるブラックマトリクスＢＭの幅は、Ａが大きいものほど大きくなっている。
　具体的には、境界部ＢＬｇｒよりも緑色サブピクセルＰｇ側のブラックマトリクスＢＭの幅が最も大きく、境界部ＢＬｂｇよりも緑色サブピクセルＰｇ側のブラックマトリクスＢＭの幅が次に大きく、境界部ＢＬｒｂよりも赤色サブピクセルＰｒ側のブラックマトリクスＢＭの幅がその次に大きい。これにより、サブピクセルの開口率が必要以上に小さくなることが抑制されている。
　以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置３においては、ブラックマトリクスＢＭの幅がそれぞれの混色の態様に応じてサブピクセルの境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂごとに適切に制御されている。そのため、開口率を大きく損なうことなく混色による色変化を抑制することができる。
［第２実施形態］
　図７は、本発明に係る液晶表示装置４（実施例２）の断面図である。図８は、液晶表示装置４におけるアライメントずれによる斜め方向の色変化を示す図である。
　液晶表示装置４では、ＷｇｒとＷｂｇとＷｒｂは全て等しくなっている（Ｗｇｒ＝Ｗｂｇ＝Ｗｒｂ）。ブラックマトリクスＢＭの幅方向の中心の位置は、第１実施形態と同様に、それぞれの混色の態様に応じてサブピクセルの境界部ＢＬｇｒ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂごとに適切に制御されている。
　この構成においても、開口率を大きく損なうことなく混色を抑制することができる。
　本発明は、液晶表示装置に利用することができる。
３，４…液晶表示装置、Ｐ１…第１サブピクセル、Ｐ２…第２サブピクセル、Ｐｒ…赤色サブピクセル、Ｐｇ、緑色サブピクセル、Ｐｂ…青色サブピクセル、ＣＦ１…第１カラーフィルタ、ＣＦ２…第２カラーフィルタ、ＣＦｒ…赤色カラーフィルタ、ＣＦｇ…緑色カラーフィルタ、ＣＦｂ…青色カラーフィルタ、ＢＬ，ＢＬｒｇ，ＢＬｂｇ，ＢＬｒｂ…サブピクセルの境界部、ＢＭ・・・ブラックマトリクス

Claims (3)

  1. 　第１カラーフィルタが設けられた第１サブピクセルと、
    　第２カラーフィルタが設けられた第２サブピクセルと、
    　前記第１カラーフィルタと前記第２カラーフィルタの間に設けられたブラックマトリクスと、を備え、
    　前記第１カラーフィルタの色は、前記第２カラーフィルタの色と混合することにより、前記第２カラーフィルタの色に対して相対的に小さい色変化を生じさせる色であり、
    　前記第２カラーフィルタの色は、前記第１カラーフィルタの色と混合することにより、前記第１カラーフィルタの色に対して相対的に大きい色変化を生じさせる色であり、
    　前記ブラックマトリクスの幅方向の中心の位置は、前記第１サブピクセルと前記第２サブピクセルとの境界部よりも前記第２サブピクセル側に配置されている液晶表示装置。
  2. 　前記第１サブピクセルとして、赤色カラーフィルタが設けられた赤色サブピクセルを備え、前記第２サブピクセルとして、緑色カラーフィルタが設けられた緑色サブピクセルを備えている請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　前記第１サブピクセルとして、青色カラーフィルタが設けられた青色サブピクセルを備え、前記第２サブピクセルとして、緑色カラーフィルタが設けられた緑色サブピクセルを備えている請求項１に記載の液晶表示装置。
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