JP4964898B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、セルギャップを保持する手段として柱状スペーサを備える液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、液晶表示パネル内に充填された液晶層等を利用して、光源から出射された光の光学特性を制御することにより表示を行うものであり、薄型、軽量、低消費電力といった特長を活かし、様々な分野で用いられている。このような液晶表示装置の主要部材である液晶表示パネルは、一般的に、画素アレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶層を狭持した構造を有し、基板間に配置されたスペーサにより、液晶層の厚さ（セルギャップ）が保持される。スペーサとしては、例えば、プラスチックや無機材料等からなる球状スペーサ、樹脂材料等からなる柱状スペーサが知られている。中でも柱状スペーサは、感光性樹脂等を利用してフォトリソグラフィー法等により基板上に直接形成することができ、高精度の配置が可能な点で優れている。

このような柱状スペーサは、所望のスペーサ密度に合わせて配置場所が決められるが、一般的には図８に示すように、赤の絵素Ｒ、緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂの各絵素１つにつき１本ずつ設けられる。また、柱状スペーサ１が、画素アレイ基板に配置された画素電極１０に重なると液晶配向が柱状スペーサ１の周辺で乱れ易くなることから、通常、画素電極１０には柱状スペーサ１に重ならないように柱状スペーサ１が形成される領域に切り欠けが設けられる。ところが、そのように画素電極１０に切り欠けを設けることによって、絵素の開口率は低下し、全体として輝度が低下してしまっていた。これに対しては、柱状スペーサ１を赤、緑及び青の３色のカラーフィルタのうち、青及び赤のカラーフィルタ、又は、青のカラーフィルタのみに対向する領域に配置したものが開示されており、それによって開口率の低下を抑制している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１９６３３８号公報

しかしながら、実際には単に画素電極の切り欠けの数を少なくするのみでは、表示色の色度を適切に保ちつつ、輝度を向上させるうえで、未だ工夫の余地があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、柱状スペーサを形成する場合において、輝度をより向上させ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ものである。

本発明者らは、柱状スペーサを形成する場合において、輝度をより向上させることができる液晶表示装置について種々検討したところ、柱状スペーサ及びその台座をすべての絵素に配置しないことによって開口率の向上が可能となることに着目し、更に柱状スペーサ及びその台座を配置する絵素の色に着目した。そして、赤、緑及び青の各絵素について、開口率の低下とそれが輝度に与える影響との関係を検討した結果、柱状スペーサ及びその台座を赤の絵素のみに形成し、緑及び青の絵素の開口率よりも赤の絵素の開口率が小さい構成にすることで、柱状スペーサ及びその台座の配置による開口率の低下が輝度に与える影響を低減することができ、高輝度の表示が可能となることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、かつ赤、緑及び青の絵素を含む液晶表示装置であって、上記液晶表示装置は、赤、緑及び青の３つの絵素のうち赤の絵素に柱状スペーサ構造物が形成されており、かつ緑及び青のいずれの絵素の開口率よりも赤の絵素の開口率が小さい液晶表示装置である。
以下に本発明を詳述する。

本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、上記一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、かつ赤、緑及び青の絵素を含む。上記一対の基板は、通常、液晶層側に一対の電極を有し、これら一対の電極により液晶層に電圧が印加されて液晶表示のオン及びオフが制御される。例えば、面内スイッチング（ＩＰＳ；Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードであれば、いずれか一方の基板に一対の電極が設けられ、ねじれネマチック（ＴＮ；Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、垂直配向（ＶＡ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードであれば、それぞれの基板に互いに対向し合う電極が設けられる。また、アクティブマトリクス駆動の場合、一対の基板の少なくとも一方には、通常、走査線（ゲート配線）及び信号線（ソース配線）が直交するようにして配線され、かつ、これらの交点においてスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配置される。このような構成において、絵素は、走査線及び信号線で囲まれた領域でマトリクス状に複数形成され、ＴＦＴによって絵素毎で駆動制御が行われる。更に、保持容量配線（Ｃｓ配線）を設け、保持容量を形成させることで、ＴＦＴオフ時の液晶層の電圧を安定させることができる。本明細書において「絵素」とは、画像表示を処理する区画単位であり、画素電極が形成された表示領域のみならず、表示に寄与せず専ら絵素の駆動に用いられる非表示領域を含むものである。上記絵素内の非表示領域としては、例えば、走査線、信号線等の配線が形成された領域、ＴＦＴが形成された領域が挙げられる。したがって、絵素の集合が表示画面の全領域を形成することになる。１つの絵素には赤、緑又は青のいずれか１色が対応し、カラー画像表示は、個々の絵素に対応して設けられた画素電極、着色層等を用いることにより行われる。また、本明細書において、赤は主波長が５７０〜７８０ｎｍの範囲で示される色をいい、緑は主波長が４８０〜５７０ｎｍの範囲で示される色をいい、青は主波長が３８０〜４８０ｎｍの範囲で示される色をいう。

上記液晶表示装置は、赤、緑及び青の３つの絵素のうち赤の絵素に柱状スペーサ構造物が形成されており、かつ緑及び青のいずれの絵素の開口率よりも赤の絵素の開口率が小さい。すなわち、図７に示すように、緑及び青の絵素には柱状スペーサ構造物を形成せず、実質的に赤の絵素にのみ柱状スペーサ構造物を形成することにより、緑及び青の絵素において大きな開口率を確保している。絵素の面積は、通常、赤、緑及び青で実質的に同じ大きさであることから、本発明においては、通常、緑及び青のいずれの絵素の開口面積よりも赤の絵素の開口面積が小さくなる。赤の絵素の開口率は、緑及び青の絵素の開口率の５０％以上であることが好ましい。

赤、緑及び青の３つの絵素のうち赤の絵素に柱状スペーサ構造物を設ける理由を以下に説明する。まず、人が感じる明るさ（視感度特性）を赤、緑及び青の３つの絵素で比較すると、緑の絵素の開口率を高くすることが最も輝度向上につながる。よって、柱状スペーサを設ける場所としては（１）赤の絵素（２）青の絵素（３）赤及び青の絵素の３通りが候補として挙げられる。開口率を赤：緑：青＝１：１：１としたときからの色度のずれをそれぞれ一例として計算したところ、（１）の場合ではｘ：−０．０１５、ｙ：−０．００２であり、（２）の場合ではｘ：＋０．０１６、ｙ：＋０．０２２であり、（３）の場合ではｘ：０、ｙ：＋０．０２１であった。ｙのずれが正であると緑を減らす方向に調整が必要であり、例えば、バックライトから出射される光の色によりずれを補償しようとすると、輝度が下がってしまう。このことから柱状スペーサ構造物を設ける場所は、（１）赤の絵素が最適といえる。また、ｘのずれが負であると液晶の黄色を打ち消す方向に作用するので、より好適といえる。なお、このような色度のずれは、他の例を用いたとしても正負の傾向は同様である。

上記柱状スペーサ構造物は、柱状スペーサ及びスペーサ用台座の少なくとも一方である。上記柱状スペーサは、柱状のセルギャップを保持する部材であり、例えば、樹脂膜を一面に形成し、それをフォトリソグラフィーでパターニングして設けることができる。上記柱状スペーサは、１層からなっていてもよいし、多層からなっていてもよい。上記柱状スペーサは、フォトリソグラフィーで形成されるフォトスペーサであることが好ましく、フォトリソグラフィーで他の部材を形成する際に並行して形成した層を複数積み重ねた積層フォトスペーサであることがより好ましい。着色層等の他の部材に使用する材料と同一材料で積層フォトスペーサを形成することで、製造工程が大幅に効率化される。上記スペーサ用台座は、柱状スペーサの下地となる***した部分であり、柱状スペーサの下層に部分的に配置された下地層が設けられることによって形成される。上記下地層の材料としては、例えば、ブラックマトリクス（ＢＭ）、着色層、金属配線、絶縁膜、電極等が用いられる。

本発明の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記液晶表示装置は、緑及び青の光よりも赤の光の強度が大きいバックライトを備えることが好ましい。本発明では、柱状スペーサ構造物を赤の絵素に設ける分、赤の絵素の開口率が緑及び青の絵素の開口率に比べ小さい。そこで、相対的に赤の出射光の強度が他の色の出射光の強度よりも大きいバックライトを用いることで、各色の開口率のバランスを補償することができ、良好な色合いの表示が得られるようになる。液晶表示装置に用いられる代表的なバックライト（三波長蛍光管）の発光スペクトルは、蛍光体の配合比を変えることで調整が可能である。本形態によれば、表示色の色度がバックライトによっても調整されるので、表示色の色度が適切に保たれつつ、輝度が向上した表示が得られる。

上記液晶表示装置は、一対の基板の少なくとも一方に走査線を備え、上記走査線は、赤の絵素内よりも緑又は青の絵素内に幅が細い部分を有することが好ましい。従来では赤の絵素以外にも柱状スペーサ構造物を設けていたために、緑及び青の絵素においても走査線の幅を柱状スペーサの台座として利用するために太く設計していたが、本発明ではその必要がない。したがって、従来柱状スペーサの台座として利用されていた部分の走査線を除去し、本形態とすることで緑又は青の絵素において開口率が向上し、輝度が向上する。なお、上記走査線は、緑及び青のいずれの絵素内においても、赤の絵素内よりも幅が細いことがより好ましい。

本発明は、上記柱状スペーサ構造物が、絵素１つあたりの面積の２％以上の面積を有する場合に好適に用いられる。絵素１つあたりに占める柱状スペーサ構造物の面積の割合が２％以上のときに、柱状スペーサ構造物を配置することによる開口率の低下が視認性に影響するようになるためである。上記絵素の面積は、走査線の中心線と信号線の中心線とで囲まれた領域の面積である。

上記液晶表示装置は、絵素毎に画素電極を備え、上記画素電極は、赤の絵素内よりも緑及び青の絵素内で面積が大きいことが好ましい。柱状スペーサ構造物を画素電極上に設けた場合、液晶の配向が各柱状スペーサの周辺で乱れることがあるため、赤の絵素では、柱状スペーサ構造物の大きさに対応して、画素電極を小さく形成することが好ましい。一方、緑及び青の絵素内では、柱状スペーサ構造物を形成しなくてよい分、画素電極を広く形成し、開口率を上げることが好ましい。

赤の絵素内よりも緑及び青の絵素内で画素電極の面積が大きい場合には、上記赤の絵素は、緑及び青の絵素よりも大きな保持容量を有することが好ましい。保持容量は、例えば、Ｃｓ−ｏｎ−Ｃｏｍｍｏｎ方式であれば、保持容量配線と画素電極又はそれに電気的に接続された導電部との間に絶縁膜を設けることで形成され、Ｃｓ−ｏｎ−Ｇａｔｅ方式であれば、走査線と画素電極又はそれに電気的に接続された導電部との間に絶縁膜を設けることで形成される。各絵素で画素電極の面積が異なることで開口率が異なっていると、画素電極と共通電極との間で形成される液晶容量が各絵素間で異なることになるため、外部からの引き込み電圧（Ｖｄ）も各絵素で異なることになり、フリッカが生じるおそれがある。本形態では、赤の絵素に位置する画素電極の面積が、他の絵素に位置する画素電極の面積よりも小さいため、その分、赤の絵素の液晶容量が他の絵素の液晶容量よりも小さくなっている。そこで、緑及び青の絵素の保持容量よりも赤の絵素の保持容量を大きくすることでフリッカの発生を抑制することができる。Ｃｓ−ｏｎ−Ｃｏｍｍｏｎ方式が用いられる場合、上記液晶表示装置は、一対の基板の少なくとも一方に保持容量配線を備え、上記保持容量配線は、緑及び青の絵素内よりも赤の絵素内に幅が太い部分を有することが好ましい。赤の絵素における保持容量配線の幅を他の絵素における保持容量配線の幅よりも太く形成することで、赤の絵素により多くの保持容量を容易に確保することができる。

また、赤の絵素内よりも緑及び青の絵素内で画素電極の面積が大きい場合、上記液晶表示装置は、一方の基板に走査線と、信号線と、上記走査線及び上記信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、上記スイッチング素子のドレイン電極に電気的に接続された画素電極とを備え、かつ他方の基板に共通電極を備え、上記画素電極及び共通電極は、液晶容量（Ｃｌｃ）を形成し、上記画素電極又はドレイン電極及び保持容量配線又は走査線は、保持容量（Ｃｓ）を形成し、上記走査線及びドレイン電極は、ゲートドレイン容量（Ｃｇｄ）を形成し、上記液晶表示装置は、ゲートドレイン容量（Ｃｇｄ）と、液晶容量（Ｃｌｃ）、保持容量（Ｃｓ）及びゲートドレイン容量（Ｃｇｄ）の和との比が、赤、緑及び青の絵素内でそれぞれ等しいことが好ましい。すなわち、赤、緑及び青の絵素で、Ｃｇｄ／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）の値がそれぞれ等しくなるように設定することが好ましい。なお、保持容量は、Ｃｓ−ｏｎ−Ｃｏｍｍｏｎ方式であれば、保持容量配線と画素電極又はドレイン電極との間に絶縁膜を設けることで形成され、Ｃｓ−ｏｎ−Ｇａｔｅ方式であれば、走査線と画素電極又はドレイン電極との間に絶縁膜を設けることで形成される。ここでいうドレイン電極は、画素電極に電気的に接続された導電部であれば特に限定されるものではない。本形態において「Ｃｇｄ／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）の値が等しい」とは、本形態の効果を奏することができる程度に実質的に等しければよく、具体的には、下記式（１）〜（３）から求められる引込み電圧（Ｖｄ）値の差が１００ｍＶ以内の場合をいい、好ましくは５０ｍＶ以内の場合である。Ｃｇｄ／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）の値を調整する方法としては、例えば、上述の各絵素で保持容量配線の太さを変える方法等の保持容量を形成する面積を変える方法が挙げられる。赤、緑及び青の絵素で、Ｃｇｄ／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）の値をそれぞれ等しくすることで、外部からの引き込み電圧（Ｖｄ）を各絵素で統一することができ、フリッカの発生を抑制しつつ、輝度を向上させることができる。
Ｖｄ＝Ｖｇｐｐ×Ｃｇｄ／Ｃｐｉｘ （１）
Ｖｇｐｐ＝Ｖｇｈ−Ｖｇｌ （２）
Ｃｐｉｘ＝Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ （３）
上記式（１）〜（３）中、Ｖｄは外部からの引き込み電圧、Ｖｇｐｐはゲート電圧の最大値と最小値の差、ＣｇｄはＴＦＴ部のゲート電極とドレイン電極間の寄生容量、Ｃｐｉｘは画素容量、Ｖｇｈはゲート電圧の最大値、Ｖｇｌはゲート電圧の最小値、Ｃｌｃは液晶容量及びＣｓは保持容量を表す。なお、Ｖｇｐｐは各画素で一定であるのが通常であることから、Ｃｇｄ／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）について各画素で等しくなるように調整すれば、各画素の引き込み電圧（Ｖｄ）を揃えることが可能である。

更に、赤の絵素内よりも緑及び青の絵素内で画素電極の面積が大きい場合、上記赤、緑及び青の絵素は、線状の配向制御構造物によって、液晶に対して異なる配向方向を規定する複数の配向領域に分割され、かつ該配向領域間の面積比が等しいことが好ましい。すなわち、上記液晶表示装置は、赤の絵素における配向領域間の面積比と、緑及び青の絵素における配向領域間の面積比とが等しいことが好ましい。上記線状の配向制御構造物としては、基板面に対して法線方向から見たときに線状に伸び、液晶の配向性に関与する構造物であれば特に限定されず、例えば、液晶層側に突出した突起物、液晶層への電圧の印加に用いられる電極に設けられるスリットが挙げられる。配向制御構造物を設けた場合、通常、垂直配向モードの液晶は、電圧を印加していない状態において、配向制御構造物の壁面に対して長軸の向きが垂直となるように配向し、電圧の印加によって配向制御構造物を起点として連続的に、長軸の向きを配向制御構造物に向けて水平方向に傾くことになる。したがって、絵素を複数の領域に分割するように配向制御構造物を設けることで、個々の領域内において液晶は同一方向に配向する。このような液晶が同一方向に配向する領域を配向領域（ドメイン）という。互いに配向方向が異なる複数の配向領域を設けることで視野角特性の向上を図ることができ、上下左右の視野角特性を均一なものとするためには、少なくとも４つの配向領域が設けられることが好ましい。また、異なる配向方向を示す配向領域同士の面積比を各絵素で等しくすることにより、視野角特性を向上させることができる。特に左右と上下の視野角特性を等しくするため、液晶を右方向に配向させる領域と左方向に配向させる領域との面積比を等しくし、かつ上方向に配向させる領域と下方向に配向させる領域との面積比を等しくするよう調整することが好ましい。ここで、本形態において「面積比が等しい」とは、本形態の効果を奏することができる程度に実質的に等しければよく、比率の誤差が５％以内の場合をいい、好ましくは１％以内である。本発明では、赤の絵素に柱状スペーサ構造物が設けられることから、赤の絵素に他の絵素と同じパターンで線状の配向制御構造物が配置されると、柱状スペーサ構造物近傍の配向領域の面積が小さくなってしまい、赤の絵素と他の絵素とで配向領域間の面積のバランスが異なることになる。そこで、各配向領域の面積比を各絵素間で等しくするように調整することで、全体として視野角特性を整えることができる。面積比を調整する方法としては、例えば、配向制御構造物の位置を変える方法、配向制御構造物間の距離をずらす方法、画素電極の面積を変える方法、ブラックマトリクス（ＢＭ）の幅を変える方法、配向制御構造物の長さ及び／又は幅を変える方法等が挙げられる。なお、１つの絵素につき配向方向を斜め方向の４方向とすることでバランスよく広視野角が得られるが、このような４方向の配向領域を設ける方法としては、例えば、直線状の配向制御構造物を平面的にくの字型（Ｖ字型）として絵素を分割する方法が挙げられる。

本発明の液晶表示装置によれば、柱状スペーサ構造物が赤、緑及び青の３色の絵素のうち、赤の絵素に形成されているので、表示色の色度が適切に保たれつつ、輝度が向上している。

以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の液晶表示装置の赤、緑及び青の各絵素を示す平面模式図である。本実施形態の液晶表示装置は、アレイ基板とカラーフィルタ基板とが液晶層を介して対向し合う構成を有し、アクティブマトリクス方式で駆動されるものである。

図１に示すように、アレイ基板には、ソース配線（信号線）２１とゲート配線（走査線）２２とが縦横の方向に配置され、ソース配線２１とゲート配線２２とのクロス部近くに、スイッチング素子であるＴＦＴ２３が配置されている。ソース配線２１とゲート配線２２とに囲まれるようにして、ＩＴＯ等からなる画素電極１０が形成されている。画素電極１０は、コンタクトホールを介してＴＦＴ２３のドレイン電極と電気的に接続されている。更に、絵素の中央を横断するように、ゲート配線２２と平行に、保持容量配線（Ｃｓ配線）２５が形成されている。

本実施形態では、赤の絵素Ｒにのみ、ゲート配線２２と重畳する位置に柱状スペーサ１が形成されている。また、柱状スペーサ１を配置するための台座２が、柱状スペーサ１の下層に設けられている。更に、赤の絵素Ｒにおいては、画素電極１０と台座２とが重複しないように、画素電極１０に切り欠きが設けられている。そして、赤の絵素Ｒの柱状スペーサ１が形成された領域では、ゲート配線２２は、柱状スペーサ１を配置するための台座２として用いられる緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂよりも幅広の部分を有している。

保持容量配線２５は、絶縁膜を介してその上に設けられた画素電極１０との間で、保持容量Ｃｓを形成している。本実施形態では、赤の絵素Ｒに画素電極１０の切り欠けが設けられている分、赤の絵素Ｒの液晶容量が、緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂの液晶容量よりも小さくなっている。したがって、これを補填するために、保持容量配線２５は、赤の絵素Ｒで、緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂよりも幅広に形成された部分を有する。保持容量配線２５の幅を決定する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、各絵素について液晶の応答が確保できるかを確認するために、Ｃｓ／Ｃｌｃが一定基準値以上であるかどうかを確認する。次に、その条件下で、
Ｖｄ＝Ｖｇｐｐ×Ｃｇｄ／Ｃｐｉｘ （１）
Ｖｇｐｐ＝Ｖｇｈ−Ｖｇｌ （２）
Ｃｐｉｘ＝Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ （３）
の値が、赤、緑及び青のそれぞれの絵素で差がないように調整を行う。上記式（１）〜（３）中、Ｖｄは外部からの引き込み電圧、Ｖｇｐｐはゲート電圧の最大値と最小値の差、ＣｇｄはＴＦＴ部のゲート電極とドレイン電極間の寄生容量、Ｃｐｉｘは画素容量、Ｖｇｈはゲート電圧の最大値、Ｖｇｌはゲート電圧の最小値、Ｃｌｃは液晶容量及びＣｓは保持容量を表す。なお、Ｖｇｐｐは各画素で一定であるのが通常であることから、Ｃｇｄ／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）が等しくなるように調整すればよい。

図２は、図１で示した絵素にリブ３２や電極スリット３１等の配向制御構造物を設けた形態を示す平面模式図である。電極スリット３１はアレイ基板の画素電極１０に、突起物（リブ）３２はカラーフィルタ基板側に設けられている。リブ３２は、絶縁体により形成されている。リブ３２及び電極スリット３１は、くの字（Ｖ字）形状を有し、それぞれが平行かつリブ３２と電極スリット３１とが交互に形成されている。また、リブ３２及び電極スリット３１は、１つの絵素につき液晶の配向方向を斜め４方向に規定する４個以上（図２では１０個）の配向領域（ドメイン）を分割形成するように配置されており、これら４方向の領域間の面積比は、赤の絵素Ｒ、緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂでほぼ等しくなるよう設定されている。具体的には、赤の絵素Ｒにおいてのみ、リブ３２及び電極スリット３１の間隔は緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂと同じで上下左右のいずれかに平行移動させて４方向の領域間の面積比を緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂとほぼ等しくなるように調整しており、そのため、リブ３２及び電極スリット３１の配置が、赤の絵素Ｒと緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂとは異なっている。

図３−１は、図１に示した一点鎖線Ａ−Ｂに沿った断面模式図であり、赤の絵素Ｒに形成された柱状スペーサ１及びその台座２の断面を示す。図３−１に示すように、アレイ基板３側では、液晶層５に向かって、透明基板１６からゲート配線２２、ゲート絶縁膜１７、パッシベーション膜１８、及び、層間絶縁膜１９が積層して形成されている。一方、カラーフィルタ基板４側では、液晶層５に向かって、透明基板１１からブラックマトリクス（ＢＭ）１２、赤の着色層１３ａ、緑の着色層１３ｂ、青の着色層１３ｃ、ＩＴＯ等からなる共通電極１４、及び、樹脂層１５が積層して形成されている。

柱状スペーサ１は、緑の着色層１３ｂ、青の着色層１３ｃ、共通電極１４及び樹脂層１５の積層体により構成される積層フォトスペーサである。また、台座２は、図中に点線で囲まれて示されたように、カラーフィルタ基板４側のＢＭ１２及び赤の着色層１３ａで構成された台座２ｂと、アレイ基板３側のゲート配線２２、ゲート絶縁膜１７、パッシベーション膜１８及び層間絶縁膜１９で構成された台座２ａとからなる。台座２ｂの下地層は、ＢＭ１２であり、台座２ａの下地層はゲート配線２２である。このように本実施形態のスペーサは、柱状スペーサ１と、アレイ基板３側の台座２ａと、カラーフィルタ基板４側の台座２ｂとから構成される。スペーサは、台座２の構成要素の１つであるＢＭ１２が遮光性を有するので、表示エリア内に配置しても光漏れによる表示品位の低下を起こさない。また、スペーサの各層の一部は絵素の着色層に使用する材料と同一材料、すなわち、赤の着色層１３ａ、緑の着色層１３ｂ、及び、青の着色層１３ｃで構成されているので、製造が効率的となる。なお、柱状スペーサ１、緑の着色層１３ｂ、青の着色層１３ｃ、及び、ＢＭ１２の面積はそれぞれ異なるように形成されている。これは、それぞれの層をパターニングにより形成する際の精度を考慮し、層の形成位置がずれても柱の太さが変化しないようにするためである。また、上述したように、ＢＭ１２は光漏れ防止のため広い面積をとらなければならない。以上の理由から積層構造を有する柱状スペーサ及びその台座は、積層構造を有しないものに比べ、広い面積を取る必要があった。したがって、特に積層構造を有する柱状スペーサ及びその台座を用いる場合には、本発明を適用するのが好適である。

図３−２は、図１に示した一点鎖線Ｃ−Ｄに沿った断面模式図であり、緑の絵素Ｇ又は青の絵素Ｂの、従来は柱状スペーサが設けられていた部分の断面を示す。図３−２に示すように、アレイ基板３側では、液晶層５に向かって、透明基板１６からゲート配線２２、ゲート絶縁膜１７、パッシベーション膜１８、及び、層間絶縁膜１９が積層して形成されている。一方、カラーフィルタ基板４側では、液晶層５に向かって、透明基板１１からブラックマトリクス（ＢＭ）１２、緑の着色層１３ｂ又は青の着色層１３ｃ、及び、共通電極１４が積層して形成されている。従来は、緑の絵素Ｇ及び青の絵素Ｂにおいても図３−１のような構成となっていたが、本実施形態では、柱状スペーサ１及びその台座２は形成されておらず、それに伴って画素電極１０には切り欠けが設けられておらず、更に、ゲート配線２２が赤の絵素Ｒよりも細く形成されており、そのためＢＭ１２の面積も少なくすることができるので、従来よりも開口率が向上している。

図４は、液晶表示装置の画面サイズ毎の、１つの絵素の面積に対する柱状スペーサ構造物の占める割合の一例を示したグラフである。なお、上記画面サイズは、矩形状の画面における対角線の長さに対応している。図４に示すように、画面サイズが小さくなるにつれ１つの絵素の面積に対して柱状スペーサ構造物の占める割合は大きくなり、画面サイズが３０インチ以下のときに柱状スペーサ構造物の占める割合が絵素１つあたりの面積の２％以上になる。また、図５は、液晶表示装置の絵素の解像度毎の、１つの絵素の面積に対する柱状スペーサ構造物の占める割合の一例を示したグラフである。図５に示すように、絵素の解像度がＦＨＤ、ＷＸＧＡ×２、ＦＨＤ×２のときに、柱状スペーサ構造物の占める割合が絵素１つあたりの面積の２％以上になる。

図６は、バックライトから出射される光に含まれる各色の成分の強度比（以下、バックライト強度比ともいう）の一例を示したグラフである。本実施形態では、柱状スペーサ構造物を赤の絵素に設けている分、赤の絵素の開口率が緑及び青の絵素の開口率に比べて小さい。そこで、本実施形態では、バックライトからの出射光中の赤成分の強度を他の色の強度よりも大きくすることでバランス調整を行っている。バランス調整の方法としては、例えば、図６に示すように各色の開口率比が赤：緑：青＝０．８：１：１の場合は、バックライト強度比を赤：緑：青＝１．２５：１：１とし、バックライト強度比を開口率比の逆数とすることで、色度が調整された良好な表示が得られることになる。

なお、本願は、２００６年１２月２８日に出願された日本国特許出願２００６−３５５０５２号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

また、本願明細書における「以上」及び「以下」は、当該数値（境界値）を含む。

実施形態１の液晶表示装置の赤、緑及び青の各絵素を示す平面模式図である。 図１で示した絵素にリブや電極スリット等の配向制御構造物を設けた形態を示す平面模式図である。 図１に示した一点鎖線Ａ−Ｂに沿った断面模式図であり、赤の絵素に形成された柱状スペーサ及びその台座の断面を示す。 図１に示した一点鎖線Ｃ−Ｄに沿った断面模式図であり、緑又は青の絵素の、従来は柱状スペーサが設けられていた部分の断面を示す。 液晶表示装置の画面サイズ毎の、１つの絵素の面積に対する柱状スペーサ構造物の占める割合の一例を示したグラフである。 液晶表示装置の絵素の解像度毎の、１つの絵素の面積に対する柱状スペーサ構造物の占める割合の一例を示したグラフである。 バックライトから出射される光に含まれる各色の成分の強度比の一例を示したグラフである。 本発明の柱状スペーサの配置を示す平面模式図である。 従来の柱状スペーサの配置を示す平面模式図である。

符号の説明

１：柱状スペーサ
２：台座
２ａ：台座（アレイ基板側）
２ｂ：台座（カラーフィルタ基板側）
３：アレイ基板
４：カラーフィルタ基板
５：液晶層
１０：画素電極
１１：透明基板
１２：ブラックマトリクス（ＢＭ）
１３ａ：赤の着色層
１３ｂ：緑の着色層
１３ｃ：青の着色層
１４：共通電極
１５：樹脂層
１６：透明基板
１７：ゲート絶縁膜
１８：パッシベーション膜
１９：層間絶縁膜
２１：ソース配線（信号線）
２２：ゲート配線（走査線）
２３：ＴＦＴ
２５：保持容量配線
３１：電極スリット
３２：リブ
Ｒ：赤の絵素
Ｇ：緑の絵素
Ｂ：青の絵素

Claims (9)

1. 一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、かつ赤、緑及び青の絵素を含む液晶表示装置であって、
   該液晶表示装置は、赤、緑及び青の３つの絵素のうち赤の絵素に柱状スペーサ構造物が形成されており、かつ緑及び青のいずれの絵素の開口率よりも赤の絵素の開口率が小さいことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶表示装置は、緑及び青の光よりも赤の光の強度が大きいバックライトを備えることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶表示装置は、一対の基板の少なくとも一方に走査線を備え、
   該走査線は、赤の絵素内よりも緑又は青の絵素内に幅が細い部分を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
4. 前記柱状スペーサ構造物は、絵素１つあたりの面積の２％以上の面積を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶表示装置は、絵素毎に画素電極を備え、
   該画素電極は、赤の絵素内よりも緑及び青の絵素内で面積が大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記赤の絵素は、緑及び青の絵素よりも大きな保持容量を有することを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶表示装置は、一対の基板の少なくとも一方に保持容量配線を備え、
   該保持容量配線は、緑及び青の絵素内よりも赤の絵素内に幅が太い部分を有することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
8. 前記液晶表示装置は、一方の基板に走査線と、信号線と、該走査線及び該信号線に電気的に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子のドレイン電極に電気的に接続された画素電極とを備え、かつ他方の基板に共通電極を備え、
   該画素電極及び共通電極は、液晶容量を形成し、
   該画素電極又はドレイン電極及び保持容量配線又は走査線は、保持容量を形成し、
   該走査線及びドレイン電極は、ゲートドレイン容量を形成し、
   該液晶表示装置は、ゲートドレイン容量と、液晶容量、保持容量及びゲートドレイン容量の和との比が、赤、緑及び青の絵素で等しいことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
9. 前記赤、緑及び青の絵素は、線状の配向制御構造物によって、液晶に対して異なる配向方向を規定する複数の配向領域に分割され、かつ該配向領域間の面積比が等しいことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。

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