JP5408262B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、液晶表示基板及びこの液晶表示基板を備えた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置などの薄型表示装置においては、高画質化、低価格化及び省電力化が求められている。液晶表示装置用カラーフィルタにおいては、高画質表示のために、十分な色純度、高いコントラスト、平坦性などが要求される。

高画質の液晶表示装置に適用される液晶の配向方式又は液晶駆動方式として、ＶＡ（Vertically Alignment）、ＨＡＮ（Hybrid-aligned Nematic）、ＴＮ（Twisted Nematic）、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）、ＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）などが提案されている。これらの液晶の配向方式及び液晶駆動方式を用いることにより、広視野角・高速応答の表示装置が実現される。

ＶＡ方式では、液晶が、ガラスなどの基板面に並列に配向されている。このＶＡ方式は、高視野角及び高速応答の実現に有効である。ＨＡＮ方式は、高視野角の実現に有効である。ＶＡ方式及びＨＡＮ方式などのような液晶表示装置では、カラーフィルタに対する平坦性（膜厚の均一性又はカラーフィルタ表面の凹凸の低減）と、誘電率などの電気的特性とに関して、高いレベルが要求される。高画質の液晶表示装置では、斜め方向視認での着色の低減のため、液晶セル厚（液晶層の厚み）を薄くする技術が重要である。ＶＡ方式については、ＭＶＡ（Multi-Domain Vertically Alignment）、ＰＶＡ（Patterned Vertically Alignment）、ＶＡＥＣＢ（Vertically Alignment Electrically Controlled Birefringence）、ＶＡＨＡＮ（Vertical Alignment Hybrid-aligned Nematic）、ＶＡＴＮ（Vertically Alignment Twisted Nematic）などのような種々の改良モードの開発が進められている。また、ＶＡ方式などのような液晶の厚み方向に駆動電圧を印加する縦電界方式の液晶表示装置においては、より高速の液晶応答、広い視野角、より高い透過率を実現することが望まれる。従来の液晶表示装置においては、基板表面に対して初期垂直な液晶に電圧が印加された場合に、液晶の倒れる方向が定まりにくく、液晶駆動の電圧印加時に垂直配向液晶が不安定になる場合がある。このように垂直配向液晶が不安定になることを回避するために、ＭＶＡ技術では、複数のスリット状の凸部が設けられ、複数の配向方向を持つようにこれらのスリット間に液晶ドメインが形成される。これにより、ＭＶＡ技術では、広い視野角が確保される。

特許文献１（特許第３９５７４３０号公報）には、第１及び第２の配向規制構造体（スリット）を用いて液晶ドメインを形成する技術が開示されている。

特許文献２（特開２００８−１８１１３９号公報）には、光配向を用いて４つの液晶ドメインを形成する技術が開示されている。この特許文献２には、広い視野角を確保するために、それぞれドメインでの厳密なチルト角（８９度）制御に係る複数回の配向処理と、それぞれ９０°異なる複数の配向軸が必要なことが開示されている。

特許文献３（特許第２８５９０９３号公報）および特許文献４（特許第４３６４３３２号公報）には、カラーフィルタ基板側の透明導電膜（透明電極、表示電極あるいは第３電極）と、アレイ基板側の第１及び第２の電極とを用いて、斜め電界により垂直配向の液晶を制御する技術が開示されている。上記の特許文献３では負の誘電率異方性の液晶が用いられている。特許文献４では、正の誘電率異方性の液晶が記載されている。なお、特許文献４には、負の誘電率異方性の液晶については記載されていない。

通常、ＶＡ方式、ＴＮ方式などの液晶表示装置の基本的構成では、共通電極を備えたカラーフィルタ基板と、液晶を駆動する複数の画素電極（例えば、ＴＦＴ素子と電気的に接続され、櫛歯状パターン状に形成された透明電極）及びアレイ基板により、液晶が挟持される。この構成では、カラーフィルタ上の共通電極とアレイ基板側に形成された画素電極との間に駆動電圧が印加され、この駆動電圧の印加により液晶が駆動される。画素電極又はカラーフィルタ表面の共通電極として用いられる透明導電膜としては、通常、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＧＺＯ(Indium Garium Zinc Oxide)などの導電性の金属酸化物の薄膜が用いられる。

特許文献５（特開平１０−３９１２８号公報）には、青色画素・緑色画素・赤色画素及びブラックマトリクスなどを含むカラーフィルタが開示されている。この特許文献５では、例えば、ブラックマトリクスが形成されるとともに、着色画素上に透明導電膜が形成され、さらにオーバーコートが積層される。

ブラックマトリクスの断面を台形状に形成する技術は、上記の特許文献３に開示されている。上記の特許文献４（例えば、図７、図９）には、複数のストライプ電極と正の誘電率異方性の液晶を用いる技術が開示されている。この特許文献４では、透明電極（透明導電膜）上にカラーフィルタが形成される。

特許文献６（特公平５−２６１６１号公報）には、透明な導電膜上に色フィルタ（カラーフィルタ）を形成する技術が開示されている。

上述のように、ＭＶＡ技術を採用した垂直配向の液晶表示装置においては、広い視野角を確保するために、スリットと呼ばれる配向規制構造体により液晶のドメインが形成される。液晶が負の誘電率異方性の場合、カラーフィルタなどの上に形成されている２つの樹脂製のスリット間に位置されている液晶は、駆動電圧の印加時に、例えば、平面視で、このスリットに垂直な方向に倒れ、２つのスリット間の中央部の液晶を除き、基板面に水平に並ぶように動作する。しかし、２つのスリット間の中央の液晶は、電圧印加にも関わらず倒れる方向が一義的に定まらず、スプレー配向又はベンド配向となる場合がある。このような液晶の配向乱れは、液晶表示でのざらつき又は表示ムラを引き起こす場合がある。ＭＶＡ方式の場合、上記の課題に加えて、液晶の倒れる量を駆動電圧で細かく制御することが困難であり、中間調表示を良好に行うことが困難である。特に、駆動電圧と表示（応答時間）とのリニアリティが低く、低い駆動電圧で中間調表示を良好に行うことが困難である。

このような課題を解決するため、上記の特許文献３又は特許文献４に示されるように、第１と第２と第３の電極を用いて、斜め電界にて液晶配向を制御する手法が有効である。斜め電界により、液晶の倒れる方向を設定することができる。また、斜め電界により液晶の倒れる量を制御しやすくなり、中間調表示を良好に行うことが可能である。

しかし、これらの技術を用いたとしても、液晶のディスクリネーション対策が不十分な場合がある。ディスクリネーションとは、意図しない液晶の配向乱れ又は未配向により光の透過率の異なる領域が画素内に生じることを意味する。ここで、画素は、液晶表示の最小単位である。

上記の特許文献３では、画素中央のディスクリネーション固定化のため、対向電極（第３の電極）の画素中央に透明導電膜のない配向制御窓が設けられている。しかし、特許文献３には、画素周辺のディスクリネーションの改善策は開示されていない。また、上記の特許文献３では、画素中央のディスクリネーション固定化は可能であるが、ディスクリネーションの最小化への対策について検討されていない。さらに、特許文献３では、液晶の応答性の改善技術について記載されていない。

特許文献２には、広い視野角を確保するために、８９度の厳密な液晶のチルト角の制御と４回の配向処理が必要であることが示されている。

特許文献４では、透明導電膜（透明電極）上に誘電体層が積層されることにより、斜め電界の効果が増長され、好ましい結果が得られる。しかし、特許文献４の図７に示されるように、電圧印加後も画素中央及び画素端部に垂直配向の液晶が残り、透過率又は開口率が低下する場合がある。また、特許文献４において、正の誘電率異方性の液晶を用いる場合、画素中央部のディスクリネーションのために透過率を向上させることが困難である。なお、特許文献４では、負の誘電率異方性の液晶については検討されていない。

本発明の実施形態は、ディスクリネーションを軽減し、明るく、応答性が良好な、斜め電界による液晶の駆動に適している液晶表示基板、及びこれを具備する液晶表示装置を提供することを目的とする。

本態様において、液晶表示装置は、アレイ基板と、液晶層と、対向基板とを含む。アレイ基板は、画素電極である櫛歯状の第１の電極と、絶縁層と、櫛歯状の第２の電極とをこの順で備え、第１の電極の櫛歯の第１の長手方向と第２の電極の櫛歯の第２の長手方向とが平行であり、画素又はサブピクセルに区分けされる。対向基板は、アレイ基板と液晶層を介して対向し、櫛歯状の第３の電極を備え、第１の長手方向と第３の電極の櫛歯の第３の長手方向とが平行であり、画素又はサブピクセルに区分けされる。画素又はサブピクセルの、第１乃至第３の長手方向と垂直、かつ、液晶層の厚み方向の断面において、第１の電極と第３の電極とは液晶層を介して対向し、第１乃至第３の電極のそれぞれの櫛歯は画素又はサブピクセルの断面の中心軸から対称に形成される。すべての電極の櫛歯について、基板平面と平行な水平方向において、第１の電極の櫛歯に最近接の第２の電極の櫛歯の位置は、中心軸から一方向にずれた配置関係にあり、前記水平方向において、第１の電極の櫛歯に最近接の第３の電極の櫛歯の位置は、前記中心軸から第２の電極の櫛歯が第１の電極の櫛歯の位置からずれた一方向と逆方向にずれた配置関係にある。絶縁層を介してそれぞれが対向する第１の電極の櫛歯と第２の電極の櫛歯は、前記ずれた方向に第１の電極の櫛歯から第２の電極の櫛歯のはみ出し幅を具備し、かつ、第１の電極の櫛歯と第２の電極の櫛歯との重なり幅を持つ。

本発明によれば、ディスクリネーションを軽減し、明るく、応答性が良好な、斜め電界による液晶の駆動に適している液晶表示基板、及びこれを具備する液晶表示装置を提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る液晶表示基板の第１の例を示す部分断面図である。 図２は、第１の実施形態に係る液晶表示基板の第２の例を示す部分断面図である。 図３は、第１から第３の電極の配置の一例を示す斜視図である。 図４は、駆動電圧無印加時における中心軸Ｃから左側の画素の一例を示す部分断面図である。 図５は、駆動電圧印加直後における中心軸Ｃから左側の画素の一例を示す部分断面図である。 図６は、駆動電圧印加から所定時間経過後における中心軸Ｃから左側の画素の一例を示す部分断面図である。 図７は、左側の矩形画素の電極配置の一例を示す部分断面図である。 図８は、右側の矩形画素の電極配置の一例を示す部分断面図である。 図９は、第３の電極の第１の例を示す上平面図である。 図１０は、第３の電極の第２の例を示す上平面図である。 図１１は、第３の電極の第３の例を示す上平面図である。 図１２は、第２の実施形態に係る液晶表示基板の一例を示す部分断面図である。 図１３は、カラーフィルタを備えた対向基板の一例を示す部分断面図である。 図１４は、第２の実施形態に係る駆動電圧印加直後における画素の一例を示す部分断面図である。 図１５は、第２の実施形態に係る駆動電圧印加から所定時間経過後の画素の一例を示す部分断面図である。 図１６は、３つのサブピクセルを含む１画素の一例を示す上平面図である。 図１７は、向かい合う辺が平行な多角形の複数のサブピクセルを含む１画素の一例を示す上平面図である。 図１８は、複数の平行四辺形状のサブピクセルを含む縦ストライプの画素の一例を示す上平面図である。 図１９は、複数の平行四辺形状のサブピクセルを含む横ストライプの画素の一例を示す上平面図である。 図２０は、「＜」形状のサブピクセル及び画素の一例を示す上平面図である。 図２１は、第６の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、必要に応じて説明を行う。

（第１の実施形態）
本実施形態では、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）と示す）などのようなアクティブ素子を備えたアレイ基板の画素電極である第１の電極と、アレイ基板の第２の電極と、対向基板に備えられている第３の電極とによって発生される斜め電界に基づく液晶駆動に適している液晶表示基板及びこの液晶表示基板を備える液晶表示装置について説明する。

なお、ＴＦＴは、例えば、シリコン半導体によって形成されてもよく、又は酸化物半導体によって形成されてもよい。酸化物半導体によってＴＦＴが形成された場合には、画素又はサブピクセルの開口率を向上させることができる。酸化物半導体によって形成されるＴＦＴの代表的なチャネル材料としては、例えば、ＩＧＺＯと呼ばれるインジウム、ガリウム、亜鉛の複合金属酸化物が用いられる。

図１は、本実施形態に係る液晶表示基板の第１の例を示す部分断面図である。この図１では、画素の断面の一例を示している。１つの画素（例えば、矩形画素）は、複数のサブピクセルを含むとしてもよい。

本実施形態に係る液晶表示装置の基板１において、表面に樹脂層２が形成されており複数のカラーフィルタ（着色画素）を含む又は含まない対向基板３と、ＴＦＴなどの液晶駆動素子が形成されているアレイ基板４とは対向する。互いに対向する対向基板３とアレイ基板４とは、液晶層５を挟持した状態で、貼り合わされる。対向基板３の平面とアレイ基板４の平面とは、それぞれ画素単位又はサブピクセル単位に区分けされる。

さらに、本実施形態に係る基板１は、画素電極である第１の電極６と、液晶駆動時にこの第１の電極とは電位の異なる第２の電極７と、対向基板３の基板（透明基板）８上に透明導電膜などで形成される第３の電極９とを具備する３極の電極構成を持つ。基板１を備える液晶表示装置は、３極の電極構成による斜め電界技術を採用する。

第１の電極６は、ＴＦＴなどアクティブ素子と電気的に接続され、櫛歯状パターン（ストライプ状でもよい）に形成される。

第２の電極７及び第３の電極９は、第１の電極と同様に、櫛歯状パターンに形成される。第２の電極７と第３の電極９との両方又は片方は、共通電極（コモン）としてもよい。図１では、第１から第３の電極６，７，９における櫛歯軸方向（例えば、櫛歯の長手方向、又は、単に、櫛歯方向）に対する垂直断面が図示されている。ここで、櫛歯軸方向とは、例えば、アレイ基板４又は対向基板３を平面視した場合の、第１の電極６、第２の電極７、第３の電極９の線状導体部の長手方向を意味する。アレイ基板４の基板（透明基板）１２の表面には、絶縁層１０ａ，１０ｂが形成される。絶縁層１０ｂの上には、第２の電極７が形成される。第２の電極７の上には、絶縁層１０ｃが形成される。絶縁層１０ｃの上には、第１の電極６が形成される。第１の電極６と第２の電極７とは、アレイ基板４と対向基板３との対向方向（厚み方向、高さ方向、垂直方向、又は積層方向でもよい）において絶縁層１０ｃにより電気的に絶縁される。絶縁層１０ｃがＳｉＮｘ（窒化ケイ素）の場合、この絶縁層１０ｃの実用的な膜厚の範囲は、例えば０．１μｍから０．５μｍである。

本実施形態においては、例えば、画素又はサブピクセルごとの第３の電極９の櫛歯の数は、第１の電極６の櫛歯の数より多くしてもよい。画素又はサブピクセルごとの第３の電極９の櫛歯の総面積は、第１の電極６の櫛歯の総面積より大きくしてもよい。第１の電極６、第２の電極７、第３の電極９は、可視域において、透明な導電膜とすることができる。各電極６，７，９の櫛歯の密度、ピッチ、及び電極幅は、画素又はサブピクセル内で、適宜調整することができる。画素又はサブピクセルの断面視において、それぞれの電極６，７，９を画素の中心軸から対称となる位置に形成することは、液晶表示の広視野角確保の観点から重要である。それぞれの電極６，７，９を画素の中心軸から対称となる位置に形成するためには、１つの画素又はサブピクセルについて、断面視でそれぞれの電極６，７，９の櫛歯数が２以上かつ偶数であることが必要である。

さらに、本実施形態において、第１の電極６、第２の電極７、第３の電極９は、向かい合う状態で対向する。本実施形態において、第１の電極６の櫛歯軸方向と、第２及び第３の電極７，９の櫛歯軸方向とは、ほぼ平行となる。そして、本実施形態において、それぞれが対向する第１の電極６の櫛歯の並び位置と、第２の電極の櫛歯７の並び位置とは、対向方向に対して垂直な水平方向（基板８，１２の表面に平行な方向）の位置において、第１の方向１１ａにずれた位置関係となる。また、それぞれが対向する第１の電極６の櫛歯の並び位置と、第３の電極７の櫛歯の並び位置とは、水平方向の位置において、第１の方向１１ａとは反対の第２の方向１１ｂにずれた位置関係となる。換言すれば、第１の電極６の櫛歯に対して、第２の電極７の櫛歯と第３の電極９の櫛歯とは、それぞれ反対方向にずれた位置関係となる。この図１において、第１の方向１１ａは画素の中心から画素の端へ向かう方向であり、第２の電極７の櫛歯は、第１の電極６の櫛歯よりも第１の方向１１ａにずれている。第２の方向１１ｂは画素の端から画素の中心へ向かう方向であり、第３の電極９の櫛歯は、第１の電極６の櫛歯よりも第２の方向１１ｂにずれている。第１から第３の電極６，７，９は、水平方向において、画素の断面の中心軸から対称に形成される。このような第１から第３の電極６，７，９を備えることにより、本実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶を効率良く駆動可能である。

対向基板３の基板８上には、対向方向において光を通過させるための開口部を持つブラックマトリクス１３が形成され、基板８上の複数のブラックマトリクス１３の間（開口部）に、第３の電極９の櫛歯部分が配置される。

ブラックマトリクス１３は、例えば、対向する辺が平行な形状を持ち、例えば矩形状であるとする。

図２は、本実施形態に係る液晶表示基板１の第２の例を示す部分断面図である。画素又はサブピクセルは、液晶表示の最小単位である。この図２は、第１から第３の電極６，７，９に備えられている各櫛歯軸方向に対する垂直断面を示す。

この図２において、アレイ基板４の第１の表面上に少なくとも１層（図２では２層）の絶縁層１０ａ，１０ｂが形成される。絶縁層１０ｂ上の特定の位置に第２の電極７が形成される。第２の電極７の形成された絶縁層１０ｂ上に少なくとも１層の絶縁層１０ｃが形成される。絶縁層２１０ｃの特定の位置に第１の電極６が形成される。

絶縁層１０ｃ及び第１の電極６の上に液晶層５が形成される。

液晶層５の上に透明樹脂層２が配設される。透明樹脂層２は、上面（液晶層５と逆側の面）の特定の位置に、開口部を持つブラックマトリクス１３と、このブラックマトリクス内の第３の電極９とが配設される。本実施形態において、ブラックマトリクス１３は、図２の画素の断面の水平方向の両端部に配設される。

透明樹脂層２と第３の電極９とブラックマトリクス１３との上には、基板８が配設される。

図２において、第３の電極９は、画素の断面の中心軸Ｃから対称に、基板８の液晶層５側の面に配設される。アレイ基板４の基板１２上には、絶縁層１０ａ，１０ｂを介して第２の電極７が配設され、さらに、絶縁層１０ｃを介して第１の電極６が配設される。この図２の第２の電極７は、平面視で、ブラックマトリクス１３の下の位置、かつ、アレイ基板４側に、ブラックマトリクス１３の幅と同程度の幅を持つ部分７ａを備える。第２の電極７において、平面視でブラックマトリクス１３の下に位置する部分７ａは、コモン電位とすることで、隣接の画素又は隣接のサブピクセルへのクロストークを緩和することができる。

図２において、第１の電極６と第２の電極７とは、水平方向において、画素の断面の中心軸Ｃから対称に形成される。第２の電極７の櫛歯は、第１の電極６の櫛歯よりも第２の方向１１ｂにずれている。第３の電極９の櫛歯は、第１の電極６の櫛歯よりも第１の方向１１ａにずれている。

上記図１及び図２において、対向基板３の基板８上およびアレイ基板４上の基板１２上の配向膜、基板１の両面に具備される偏光板などは省略されている。液晶層５は、負の誘電率異方性を有し、初期配向が垂直な液晶分子を含む。垂直配向の液晶層５は、対向基板３とアレイ基板４との間に挟持される。この図１及び図２において、Ｄは液晶の倒れる方向である。例えば、図１の液晶層５において、液晶分子の軸（長手方向又は長軸方向）は、駆動電圧印加時に、第１の方向１１ａに倒れ、透過表示可能となる。例えば、図２の液晶層５において、液晶分子の軸は、駆動電圧印加時に、第２の方向１１ｂに倒れ、透過表示可能となる。

図３は、第１から第３の電極６，７，９の配置の一例を示す斜視図である。

第２の電極７の任意の櫛歯７ａの水平方向の位置は、この第２の電極７の櫛歯７ａに対応する第１の電極６の櫛歯６ａの水平方向の位置から、第１の方向１１ａにずれている。

第３の電極９のある櫛歯９ａの水平方向の位置は、この第３の電極９の櫛歯９ａに対応する第１の電極６の櫛歯６ａの水平方向の位置から、第２の方向１１ｂにずれている。

第１の方向１１ａと第２の方向１１ｂとは、逆向きである。

以下で、画素の１／２の断面図である図４、図５、図６を用いて、液晶層５に含まれる液晶の駆動についてさらに詳細に説明する。

図４は、駆動電圧無印加時における中心軸Ｃから左側の画素の一例を示す部分断面図である。

この図４に示すように、液晶層５の液晶分子５ａ〜５ｆは、駆動電圧無印加時に、対向基板３、アレイ基板４のそれぞれの表面（図示しない配向膜の上）に対して垂直に配向する。

図５は、駆動電圧印加直後における中心軸Ｃから左側の画素の一例を示す部分断面図である。

駆動電圧印加直後の対向基板１側では、画素電極である第１の電極６から、共通電極である第３の電極９に向かう電気力線１４ａ〜１４ｄが形成され、液晶分子５ａ〜５ｄの軸がこの電気力線１４ａ〜１４ｄの方向に垂直になるように、液晶分子５ａ〜５ｄが倒れ始める。

駆動電圧印加直後のアレイ基板４側では、第１の電極６から、共通電極である第２の電極７に向かう電気力線１４ｅ，１４ｆが形成され、液晶分子５ｅ，５ｆの軸がこの電気力線１４ｅ，１４ｆの方向に垂直になるように、液晶分子５ｅ，５ｆが倒れ始める。

図６は、駆動電圧印加から液晶駆動に十分な所定時間経過後における中心軸Ｃから左側の画素の一例を示す部分断面図である。

液晶分子５ａ〜５ｄの傾きの変化は、電圧の大きさに応じて止まる。図６に示されるように、それぞれの液晶分子５ａ〜５ｆは、第１の電極６からの距離に基づいて、傾斜が異なる。さらに、画素は中心軸Ｃを基準に対称となる。したがって、液晶分子の傾斜及び画素の対称構成によって、駆動電圧印加時の液晶分子に異なる傾きを持たせることができ、液晶表示の視野を拡げることができる。

以下で、第１から第３の電極６，７，９と液晶動作との関係を図７及び図８を用いて説明する。

図７は、左側の矩形画素の一例を示す部分断面図である。

図８は、右側の矩形画素の一例を示す部分断面図である。

この図７及び図８に示されるように、液晶層５の液晶分子５ｇ〜５ｊの倒れる方向は、第２の電極７及び第３の電極９を、第１の電極６に対してずらす方向によって設定可能である。例えば、第１の電極６と第２の電極７との間の水平方向のはみ出し幅Ｗ１は、液晶セルのディメンション又は液晶駆動電圧などとの関係で適宜調整される。例えば、画素幅又はピクセル幅が１０μｍから３００μｍの場合、はみ出し幅Ｗ１は、０．５μｍから６μｍ前後であればよい。はみ出し幅Ｗ１は、液晶の応答性を向上させるために、液晶層５の厚みより小さくすることができる。

また、第１の電極６と第２の電極７との間の水平方向の重なり幅Ｗ２は、補助容量に用いる観点から、液晶セル(画素又はサブピクセル)の電気容量の大きさに基づいて調整される。

第１の電極６の幅Ｗ３は、用いられる液晶層５の材料、液晶セル条件、駆動条件などに基づいて適宜調整される。第２及び第３の電極７，９の幅についても、液晶セル条件にしたがって調整される。第１の電極の幅Ｗ３は、画素サイズ又はサブピクセルサイズに対応させて２μｍから２０μｍの範囲で調整される。第１の電極６の櫛歯の中心と、第３の電極９の櫛歯の中心との間の距離Ｗ４は、例えば液晶セルのディメンション又は用いられる液晶配向の特性などのような液晶セル条件に基づいて適宜調整される。距離Ｗ４は、例えば、２μｍから３０μｍの範囲内に設定される。

第１の電極６と第２の電極７の重なり幅Ｗ２の部分は、補助容量として使用できる。

第１の電極６の液晶セル内での形成位置と本数とのうちの少なくとも一方に基づいて、はみ出し幅Ｗ１、重なり幅Ｗ２は、一画素内で変更されてもよい。一画素にＴＦＴ素子が複数形成され、複数のＴＦＴ素子のそれぞれに対する駆動電圧を変えることによって液晶層５の液晶分子が駆動されるとしてもよい。液晶表示の焼き付きを緩和するために、第１の電極６又は第２の電極７などに印加される駆動電圧にオフセット(電圧シフト)を用いてもよい。例えば、１つの画素又は１つのサブサブピクセルを、２個以上のアクティブ素子によって駆動する場合などにおいては、一方のアクティブ素子の駆動電圧のタイミング又は印加電圧の波形が調整されてもよい。１つの画素又は１つのサブサブピクセルを２個以上のアクティブ素子によって駆動する場合、オフセットは、電圧の大きさがずれるとともに、電圧印加のタイミングもずれるとしてもよい。第２の電極７に印加されるコモン電圧又は第３の電極８に印加されるコモン電圧は、液晶応答性を改善するために、コモン電圧変調としてもよい。

一般的な垂直配向液晶は、例えば８９度といった傾斜角（プレチルト角）を初期的に持つ。垂直配向液晶は、一般的には、駆動電圧印加時に傾斜角が小さくなる方向に倒れる。一般的な垂直配向液晶では、初期の傾斜角によって駆動電圧印加時の液晶分子の倒れる方向が設定される。このような一般的な垂直配向液晶を用いる場合には、１画素又は１サブピクセルに対して、図示しない配向膜の複数方向のラビング又は複数方向での光配向が必要とされる。

これに対し、本実施形態では、垂直配向液晶の初期配向に傾斜角を付与することなく、斜め電界で発生される電気力線に基づいて液晶分子の倒れる方向が決められる。本実施形態においては、例えば、負の誘電率異方性の液晶を用いて、液晶の初期配向をおよそ９０°の垂直配向としている。上述したように、本実施形態においては、液晶にプレチルト角を付与することは必要ない。しかしながら、液晶駆動において数ｍｓの超高速応答を実現するために、ＰＳＡ法を用いて、液晶に例えば８９．７°から８８°前後のプレチルト角が付与されてもよい。このように液晶にわずかなプレチルト角を付与することにより、本実施形態に係る液晶表示装置は、超高速応答又は従来よりも低い駆動電圧による液晶駆動を実現することができる。ＰＳＡ法では、感光性の配向膜又は重合組成物を用いて液晶セル化が実行された後に、第１の電極等に駆動電圧を印加しながら紫外線などの光が液晶に照射され、配向膜又は液晶セル内壁に、プレチルト角が付与される。この配向膜又は液晶セル内壁のプレチルト角に応じて、液晶分子にプレチルト角が付与される。

本実施形態において、液晶の初期配向は、垂直配向としてもよく、水平配向としてもよい。本実施形態に係る液晶表示装置は、ノーマリーブラック表示の液晶表示装置であってもよく、ノーマリーホワイトの液晶表示装置であってもよい。本実施形態に係る液晶表示装置は、上述したように、カラーフィルタなどを含む対向基板と、ＴＦＴなどのような液晶駆動素子が形成されているアレイ基板４とを対向させ、対向基板３とアレイ基板４との間に液晶層５が挟持される構成を持つとしてもよい。液晶の初期配向が水平配向の場合、液晶は、電圧印加時に水平方向から垂直方向に向かって立ち上がる。液晶の初期配向が垂直配向の場合、液晶分子は、電圧印加時に垂直方向から水平方向に倒れる。このように、液晶層５には、誘電率異方性が負である液晶と、正である液晶のどちらを用いてもよい。例えば、誘電率異方性が負の液晶として、室温付近で屈折率異方性が０．０８から０．１６の範囲のネマチック液晶を用いることができる。液晶応答を高速化するために、液晶厚みを３μｍ以下とする場合には、例えばΔｎが０．１から０．１６の範囲の液晶など、屈折率異方性の高い液晶を用いることができる。誘電率異方性が正の液晶が用いられる場合、さらに広範囲の特性を持つ液晶材料を適用することができる。例えば、後述されるように、液晶材料として、分子構造内にフッ素原子を含む液晶材料（以下、フッ素系液晶と称する）を用いることができる。第１の電極６と、第２の電極７のはみ出し部との間には、液晶駆動電圧の印加時に、実質的に強電界が発生する。このため、従来から用いられている垂直配向の液晶材料よりも、低誘電率（誘電率異方性の小さな）の液晶材料を使用することができ、低電圧で液晶を駆動させることができる。高い透過率又は低い飽和電圧を目的として、液晶層５をやや厚めにしても、第２の電極７のはみ出し部に対応する液晶が高速で応答するために、従来の液晶駆動よりも低電圧の液晶駆動又は高速の液晶駆動を実現することができる。一般的に、誘電率異方性の小さな液晶材料は、その粘土が低い。低粘度の液晶材料を用いることにより、駆動電圧をオフした場合の立ち下がり時間（τdecay）を短くすることができる。さらに、誘電率の低いフッ素系液晶においては、イオン性不燃物の取り込みが少なく、不純物による電圧保持率低下などの性能劣化又は表示の焼き付きが小さく、表示ムラが生じにくい。誘電率異方性の絶対値の大きい液晶材料を用いることによって、しきい値電圧又は立ち上がり時間（τrise）を小さくすることができる。誘電率異方性の絶対値の大きい液晶材料が用いられる場合、液晶の低粘度のために、例えばアルケニケル化合物のような減粘剤が液晶に少量添加されてもよい。液晶層５の厚みは、特に限定されない。例えば、液晶層５の厚さとして、超高速応答の液晶表示を実現するために、３．５μｍ以下、好ましくは１．５μｍから３．４μｍの範囲の薄い厚さが適用されてもよい。本実施形態では、第１から第３の電極６，７，９によって、斜め電界とはみ出し構造とが併用される。このような本実施形態においては、液晶粘度とその比誘電率、複屈折率、弾性定数を最適化し、液晶表示装置の消費電力を従来よりも低下させることができる。本実施形態で実効的に適用可能な液晶層５のΔｎｄは、例えば、およそ２００ｎｍから５００ｎｍの範囲である。上記図１〜図８で省略されている配向膜としては、例えば、ポリイミド系有機高分子膜、又はポリシロキサン構造を含む有機高分子膜を加熱硬膜化して用いることができる。また、液晶表示装置において、例えば、１から３枚の位相差板を偏光板に貼り合わせて用いてもよい。

以下で、第１から第３の電極６，７，９の平面配置状態の例について図９から図１１を用いて説明する。図９から図１１では、例えば、第３の電極９の垂直方向の配置状態を例として説明する。

図９は、第３の電極９の第１の例を示す上平面図である。

第３の電極９は、平面の形状が矩形状の画素１５に対して備えられている。第３の電極９は、櫛歯状である。第３の電極９の櫛歯軸方向は、平面において、画素１５のいずれかの辺と平行である。第３の電極９は、対向基板３の基板８の液晶側の平面に対して、ほぼ平行に備えられる。

なお、第２の電極７は、第１の電極６の下側に、第１の電極６と間隔を空けて、平行に配置される。第３の電極９は、第１の電極６の上側に、第１の電極６の間隔を空けて、平行に配置される。以下の図１０及び図１１の場合も同様である。

図１０は、第３の電極９の第２の例を示す上平面図である。

この図１０において、平面の形状が矩形状の画素１５は、平面において、水平方向の中心線Ｃ１及び垂直方向の中心線Ｃ２により４つの分割領域に分割されており、各分割領域のそれぞれに櫛歯状の第３の電極９が備えられている。各第３の電極９における櫛歯軸方向は、中心線Ｃ１又は中心線Ｃ２、あるいは、画素のいずれかの辺に平行である。中心線Ｃ１，Ｃ２の交わる中心点において、４つの分割領域の４つの第３の電極９は、点対称の関係を持つ。分割領域同士の間でいずれかの辺が接する場合、この辺が接する分割領域の第２の電極９の櫛歯軸方向は異なるとしてもよい。すなわち、４つの第３の電極９には、櫛歯軸方向が異なる電極が含まれていてもよい。

図１１は、第３の電極９の第３の例を示す上平面図である。この図１１において、第３の電極９の櫛歯軸方向は、各画素又は各分割領域の各辺と平行ではない関係を持つ。

この図１１では、平面の形状が矩形状の画素１５が、平面における水平方向の中心線Ｃ１及び垂直方向の中心線Ｃ２により４つの分割領域に分割されている。１つの画素１５に対して、２つの第３の電極９が割り当てられる。２つの第３の電極９のうちの一方は、画素１５の右側に設置され、他方は、画素１５の左側に設置される。２つの第３の電極９における櫛歯軸方向は、中心線Ｃ１及び中心線Ｃ２に対して傾きを持つ。すなわち、櫛歯軸方向は、平面における水平方向の中心線Ｃ１及び垂直方向の中心線Ｃ２と、平行及び垂直でない。中心線Ｃ１，Ｃ２の交わる中心点において、２つの第３の電極９は、点対称の関係を持つ。

上記図１０及び図１１では、複数の液晶ドメインを形成するために、画素１５が複数の領域に分けられている。そして、この複数の領域における櫛歯軸方向を変えることで、視野角を拡大することができる。

なお、上記図９から図１１において、第１の電極６及び第２の電極７についても、上記の第３の電極９と同様の配置状態を用いることができる。例えば、第２の電極７は、第１の電極６の下側に、第１の電極６と間隔を空けて、平行に配置される。第３の電極９は、第１の電極６の上側に、第１の電極６の間隔を空けて、平行に配置される。

第２の電極７の櫛歯及び第３の電極９の櫛歯は、櫛歯軸方向に垂直な断面において、基板８，１２と平行な方向（水平方向）に対する配置に関して、それぞれが第１の電極６からずれている。櫛歯軸方向に垂直な断面において、第１の電極６から第２の電極７へ向かう水平方向のずれは、第１の電極６から第３の電極９へ向かう水平方向のずれと、反対となる。

上記の第１から第３の電極６，７，９は、画素１５単位で形成される場合を例として説明した。しかしながら、例えば、上記の第１から第３の電極６，７，９を、サブピクセル単位で形成するとしてもよい。

画素又はサブピクセルの平面形状は、上記図９から図１１では、矩形状としているが、他の形状を用いてもよい。画素の平面形状としては、例えば、平行四辺形などのような対向する辺が平行な形状とすることができる。

ブラックマトリクス１３は、液晶表示のコントラストをアップさせるために、表示の最小単位である画素又はサブピクセルの周囲、あるいは画素の両辺に配設される遮光性のパターンである。

矩形画素は、ブラックマトリクス１３の開口部に対応し、「絵素」と同義である。

アレイ基板１２側の第１の電極６及び第２の電極７の材料としては、上述したＩＴＯなどのような、導電性の金属酸化物を用いることができる。また、第１の電極６及び第２の電極７の材料として、金属酸化物より導電性の高い金属が用いられてもよい。反射型又は半透過型の液晶表示装置の場合には、第１の電極６と第２の電極７のうちの少なくとも一方の材料として、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄膜を用いてもよい。アルミニウム又はアルミニウム合金の薄膜が用いられる場合、これらの薄膜表面に酸化アルミニウムを保護層として形成してもよい。

第１の電極６、第２の電極７、及び上記図１から図１１で省略されているアクティブ素子の金属配線などは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）又は酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの絶縁層１０ａ〜１０ｃのうちの少なくとも一つを介して形成される。上記の図１から図１１では、ＴＦＴ素子やＴＦＴ素子に接続される金属配線は省略されている。なお、導電性金属酸化物であるＩＴＯとの低コンタクト性を有するアルミニウム合金の単層によりゲート配線及びソース配線をそれぞれで形成する技術は、例えば、特開２００９−１０５４２４号公報に開示されている。

本実施形態に係る液晶表示基板１は、対向基板３とＴＦＴのアクティブ素子が形成されているアレイ基板４とを貼り合わせた構成である。対抗基板３とアレイ基板４との間には、液晶層５が封入される。

アレイ基板４には、櫛歯状又はストライプ状の第１及び第２の電極６，７を備えており、対向基板３は、櫛歯状又はストライプ状の第３の電極９を備える。

本実施形態に係る液晶表示装置は、さらに、基板１の両面に、偏光板及び位相差板を備える。これにより、本実施形態に係る液晶表示装置は、モノクロで階調表示可能である。対向基板３及びアレイ基板４の表面には、予め垂直配向膜が塗布、形成されているとしてもよい。なお、垂直配向用の配向膜は、本実施形態において図示を省略している。本実施形態では、ＭＶＡ又はＶＡＴＮなどの垂直配向の液晶表示装置に必要な厳密な配向処理（例えば、チルト角８９°とし、複数ドメインを形成するための複数方向の配向処理）を実施する必要がなく、液晶のチルト角はほぼ９０°の垂直配向とすることができる。

初期配向が垂直配向の液晶分子は、駆動電圧印加時に、第１の電極６と第２の電極７との間に生じる電気力線（電界）により、また、第１の電極６と第３の電極９との間の斜め電界により、この斜め電界と垂直になるように倒れ始める。

本実施形態において、第２の電極７と第３の電極９とは、第１電極６から反対方向にずれている。第３の電極９と第２の電極７とは、例えば、同電位でもよい。画素電極である第１の電極６は、ＴＦＴであるアクティブ素子のドレインと電気的に接続されるとしてもよい。本実施形態において、ＴＦＴ及び垂直配向膜は、図示することを省略している。

以上説明した本実施形態に係る液晶表示装置においては、ディスクリネーションを軽減することができ、視野角を広くすることができ、画面を明るくすることができる。

本実施形態においては、斜め電界により効果的な液晶駆動を行うことができ、液晶の応答性を向上させることができる。

なお、本実施形態において、対向基板３は、例えば、基板８と、基板８上に形成された第３の電極９と、第３の電極９の形成された透明基板８上に形成されたブラックマトリクス１３と、第３の電極９及びブラックマトリクス１３の形成された基板３上に形成された透明樹脂層２とを具備する構成としてもよい。

対向基板３は、例えば、基板８と、基板８上に形成されたブラックマトリクス１３と、ブラックマトリクス１３の形成された基板８上に形成された透明樹脂層２と、透明樹脂層２上であり、ブラックマトリクス１３の開口部に対応する位置に形成された第３の電極９とを具備する構成としてもよい。

（第２の実施形態）
本実施形態においては、ブラックマトリクスの開口部にカラーフィルタを備える対向基板（カラーフィルタ基板）について説明する。

図１２は、本実施形態に係る液晶表示基板の一例を示す断面図である。

本実施形態に係る液晶表示基板１６において、対向基板１７と、アレイ基板４とは互いに対向する。対向基板１７とアレイ基板４とは、液晶層５を挟持し、貼り合わされる。

より具体的に説明すると、アレイ基板４の上面に液晶層５が配設される。液晶層５の上面に第３の電極９が配設される。液晶層５及び第３の電極９の上面に、透明樹脂層２が配設される。透明樹脂層２の上面に、カラーフィルタ１８及びブラックマトリクス１３が配設される。カラーフィルタ１８は、例えば、赤フィルタ１８ｒ、緑フィルタ１８ｇ、青フィルタ１８ｂを含む。カラーフィルタ１８及びブラックマトリクス１３の上面には、基板８が配設される。この図１２においては、平面視で、ブラックマトリクス１３と重なる位置に、第３の電極９の櫛歯、第２の電極７の櫛歯が設けられている。

図１３は、カラーフィルタを備えた対向基板の一例を示す断面図である。

対向基板１７の基板８上には、開口部を持つブラックマトリクス１３と、少なくとも開口部におけるカラーフィルタ１８が形成される。カラーフィルタ１８の上には、透明樹脂層２が形成される。透明樹脂層２の上には、第３の電極９が形成される。

図１４は、駆動電圧印加直後における画素の一例を示す部分断面図である。

垂直配向の液晶層５の液晶５ｋ〜５ｐは、駆動電圧無印加時に、対向基板１７、アレイ基板４のそれぞれの表面（図示しない配向膜上）に対して垂直に配向する。駆動電圧印加直後においては、画素電極である第１の電極６から第３の電極９に向かう電気力線１４ｋ〜１４ｐが形成され、液晶５ｋ〜５ｐの軸がこの電気力線１４ｋ〜１４ｐの方向に垂直になるように、液晶５ｋ〜５ｐが倒れ始める。

図１５は、駆動電圧印加から所定時間経過後における画素の一例を示す部分断面図である。

液晶５ｋ〜５ｐの傾きの変化は、電圧の大きさに応じて止まる。図１５に示されるように、それぞれの液晶５ｋ〜５ｐは、第１の電極６からの距離に基づいて、傾斜が異なる。したがって、第１から第３の電極６，７，９に対する電圧印加に応じて、駆動電圧印加時の液晶５ｋ〜５ｐに異なる傾きを持たせることができ、液晶表示の視野を拡げることができる。

本実施形態において、対向基板１７は、例えばブラックマトリクス１３の形成材料として、遮光層を備えるとしてもよい。また、対向基板１７は、例えばブラックマトリクス１３の形成材料、カラーフィルタ１８の形成材料として、着色層とを備えるとしてもよい。遮光層とは、透明樹脂に遮光性の顔料を分散させた遮光性の塗膜である。遮光層には、一般的に感光性が付与される。遮光層は、露光・現像を含むフォトリソグラフィの手法によりパターン形成される。着色層とは、後述される有機顔料を透明樹脂に分散させた塗膜である。着色層は、ブラックマトリクス開口部への塗膜の形成、フォトリソグラフィ法によるパターン形成により、形成される。

本実施形態において、着色層の比誘電率は、比較的重要な特性である。この着色層の比誘電率は、透明樹脂に対する着色剤として添加される有機顔料の比率に基づいてほぼ一義的に決定される。このため、比誘電率を大きく変化させることは困難である。換言すれば、着色層中の有機顔料の種類又は含有量は、液晶表示装置として必要な色純度から設定され、これにより着色層の比誘電率もほぼ決まる。なお、有機顔料の比率を高くして着色層を薄膜化することにより、比誘電率を４以上とすることが可能である。また、透明樹脂として高屈折率材料を用いることにより、比誘電率を若干アップ可能である。有機顔料を用いた着色層の比誘電率は、概ね２．９から４．５の範囲に入る。

カラーフィルタ１８に含まれる着色画素フィルタは、赤フィルタ１８ｒ、緑フィルタ１８ｇ、青フィルタ１８ｂの３色を含むとしてもよく、黄フィルタなどの補色系フィルタを含むとしてもよく、白色画素（透明画素）を含むとしてもよい。カラーフィルタ１８は、対向基板１７側に備えるのではなく、アレイ基板４上に備えるとしてもよい。また、カラーフィルタを用いることなく、赤・緑・青の個別発光素子を備えるバックライトを用いるとしてもよい。例えば、本実施形態に係る液晶表示装置は、ＬＥＤバックライトを備えており、時分割発光（フィールド・シーケンシャル）を用いるカラー液晶表示装置であるとしてもよい。

以下で、画素の上平面の形状及び配列の例について図１６から図２０を用いて説明する。

図１６は、３つのサブピクセルを含む１画素の上平面の形状及び配列の一例を示す平面図である。

この図１６では、縦ストライプカラーフィルタが示されている。矩形（長方形又は正方形）の画素１９は、矩形の赤サブピクセル１９ｒ、矩形の緑サブピクセル１９ｇ、矩形の青サブピクセル１９ｂにより構成されている。

図１７は、向かい合う辺が平行な多角形の複数のサブピクセル１９ｒ，１９ｇ，１９ｂを含む１画素１９の上平面の形状及び配列の一例を示す平面図である。

この図１７では、横ストライプカラーフィルタが示されている。縦方向のラインは波形状となる。９つの平行四辺形状の赤サブピクセル１９ｒが行方向（横方向）に配列されている。赤サブピクセル１９ｒの下行に、９つの平行四辺形状の緑サブピクセル１９ｇが行方向に配列されている。緑サブピクセル１９ｇの下に、９つの平行四辺形状の青サブピクセル１９ｇが行方向に配列されている。画素１９は、９つの赤サブピクセル１９ｒ、９つの緑サブピクセル１９ｇ、９つの青サブピクセル１９ｂにより構成されている。

図１７では、隣り合う上下の行の間で斜辺の傾きが異なる。すなわち、上下に配列される２つの平行四辺形のサブピクセルは、接線に対して対称となり、「＜」形状（又は、アローヘッド型、「Ｖ」字を９０度回転させた型）に配置される。赤サブピクセル１９ｒと、２行下の赤サブピクセル１９ｒとは、緑サブピクセル１９ｇと青サブピクセル１９ｂとを挟んで、斜辺の角度が異なる。緑サブピクセル１９ｇと、２行下の緑サブピクセル１９ｇとは、青サブピクセル１９ｂと赤サブピクセル１９ｒとを挟んで、斜辺の角度が異なる。青サブピクセル１９ｂと、２行下の青サブピクセル１９ｂとは、赤サブピクセル１９ｒと緑サブピクセル１９ｇとを挟んで、斜辺の角度が異なる。

図１８は、複数の平行四辺形状のサブピクセル１９ｒ，１９ｇ，１９ｂを含む縦ストライプの画素１９の上平面の形状及び配列の一例を示す平面図である。縦方向のラインは、波形状になる。

この図１８では、行方向に、赤サブピクセル１９ｒ、緑サブピクセル１９ｇ、青サブピクセル１９ｂが配列されており、各列方向（縦方向）に、複数の赤サブピクセル１９ｒ、複数の緑サブピクセル１９ｇ、複数の青サブピクセル１９ｂが配列されている。

図１９は、複数の平行四辺形状のサブピクセル１９ｒ，１９ｇ，１９ｂを含む横ストライプの画素１９の上平面の形状及び配列の一例を示す平面図である。

上記のような平行四辺形の画素又はサブピクセルにおいて、第１から第３の電極６，７，９の櫛歯方向は、上辺又は下辺に平行でもよく、斜辺に平行でもよい。

この図１９では、上記図１７の場合と同様に、各行方向に、複数の赤サブピクセル１９ｒ、複数の緑サブピクセル１９ｇ、複数の青サブピクセル１９ｂが配列されており、縦方向に、赤サブピクセル１９ｒ、緑サブピクセル１９ｇ、青サブピクセル１９ｂが配列されている。

図２０は、１単位で「＜」形状が形成されるサブピクセル１９ｒ，１９ｇ，１９ｂ及び画素１９の上平面の形状及び配列の一例を示す平面図である。

このように、「＜」形状のサブピクセル１９ｒ，１９ｇ，１９ｂにより、画素１９が構成されるとしてもよい。複数の画素１９は、横ストライプ配列でもよく、縦ストライプ配列でもよい。

上記のような「＜」形状の画素又はサブピクセルにおいて、第１から第３の電極６，７，９の櫛歯方向は、画素又はサブピクセルのいずれかの辺に平行とすることができる。

以上説明した本実施形態に係るカラーフィルタ１８を備えた液晶表示基板１６においては、ディスクリネーションを軽減することができ、視野角を広くすることができ、画面を明るくすることができる。

本実施形態に係る基板１６を用いることにより、斜め電界により効果的な液晶駆動を行うことができ、液晶の応答性を向上させることができる。

本実施形態のように、画素１９及びサブピクセル１９ｒ，１９ｇ，１９ｂの形状は、自由に設定することができ、これにより液晶の配向を変化させることができ、広い視野角を実現させることができる。

なお、本実施形態において、対向基板１７は、基板８と、基板８上に形成された第３の電極９と、第３の電極９の形成された基板８上に形成されたブラックマトリクス１３と、ブラックマトリクス１３の開口部に形成されたカラーフィルタ１８と、カラーフィルタ１８上に形成された透明樹脂層２とを具備する構成としてもよい。

対向基板１７は、例えば、基板８と、基板８上に形成されたブラックマトリクス１３と、ブラックマトリクス１３の開口部に形成された第３の電極９と、第３の電極９の形成されたブラックマトリクス１３の開口部に形成されたカラーフィルタ１８と、カラーフィルタ１８上に形成された透明樹脂層２とを具備する構成としてもよい。

（第３の実施形態）
本実施形態においては、上記第２の実施形態で説明したカラーフィルタ１８に使用可能な透明樹脂及び有機顔料等の例について説明する。

［透明樹脂］
遮光層又は着色層の形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体に加え、多官能モノマー、感光性樹脂又は非感光性樹脂、重合開始剤、溶剤等を含む。以下、感光性樹脂及び非感光性樹脂など、本実施形態で使用可能な透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。

透明樹脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は感光性樹脂を含む。熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂等が用いられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、メラミン樹脂とイソシアネート基を含有する化合物とを反応させて得られる物質が使用されてもよい。

［アルカリ可溶性樹脂］
本実施形態で使用されるブラックマトリクス１３の形成材料である遮光層、着色層の形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが好ましい。アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を使用することができる。例えば、アルカリ可溶性樹脂として、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリビニルフェノール系樹脂、アクリル系樹脂、カルボキシル基含有エポキシ樹脂、カルボキシル基含有ウレタン樹脂等を使用することができる。アルカリ可溶性樹脂としては、エポキシアクリレート系樹脂、ノボラック系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、特に、エポキシアクリレート系樹脂やノボラック系樹脂が好ましい。

［アクリル樹脂］
透明樹脂としては、例えば、以下のアクリル系樹脂を適用可能である。

アクリル系樹脂には、単量体として、例えば（メタ）アクリル酸；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートペンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の水酸基含有（メタ）アクリレート；エトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等のエーテル基含有（メタ）アクリレート；及びシクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート等の脂環式（メタ）アクリレート等を用いて得られる重合体が用いられる。

なお、上記の単量体には、単独の物質を用いてもよく、又は、２種以上の物質を併用してもよい。さらに、単量体と共重合可能なスチレン、シクロヘキシルマレイミド、又はフェニルマレイミド等の化合物との共重合体を、アクリル樹脂に用いてもよい。

例えば（メタ）アクリル酸等のエチレン性不飽和基を有するカルボン酸を共重合して得られた共重合体と、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基及び不飽和二重結合を含有する化合物とを反応させることによって、感光性を有する樹脂を得るとしてもよい。また、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体又はグリシジルメタクリレート等のエポキシ基含有（メタ）アクリレートの重合体と他の（メタ）アクリレートとの共重合体に、（メタ）アクリル酸等のカルボン酸含有化合物を付加させることによって、感光性を有する樹脂を得るとしてもよい。

例えば、ヒドロキシエチルメタアクリレート等のモノマーであり、水酸基を有する重合体に、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基及びエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させることによって、感光性を有する樹脂を得るとしてもよい。

また、上述したように、複数の水酸基を有するヒドロキシエチルメタクリレート等の共重合体と多塩基酸無水物を反応させて、共重合体にカルボキシル基を導入し、カルボキシル基を有する樹脂を得ることができる。カルボキシル基を有する樹脂の製造方法は、この方法のみに限るものではない。

上記の反応に用いる酸無水物の例として、例えばマロン酸無水物、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、及びトリメリト酸無水物等がある。

上述したアクリル系樹脂の固形分酸価は、２０〜１８０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇより小さい場合には、感光性樹脂組成物の現像速度が遅すぎて現像に要する時間が多くなり、生産性が劣る傾向がある。また、固形分酸価が１８０ｍｇＫＯＨ／ｇより大きい場合には、逆に現像速度が速すぎて、現像後でのパターンハガレ又はパターン欠けなどのような不具合が生じる傾向がある。

さらに、上記アクリル系樹脂が感光性を有する場合、このアクリル樹脂の二重結合当量は１００以上であることが好ましく、より好ましくは１００〜２０００であり、最も好ましくは１００〜１０００である。二重結合当量が２０００を超える場合には、十分な光硬化性が得られない場合がある。

［光重合性モノマー］
光重合性モノマーとして、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、アクリロニトリル等を用いることができる。

また、光重合性モノマーとして、例えば、水酸基を有する（メタ）アクリレートに多官能イソシアネートを反応させて得られる（メタ）アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートが用いられることが好ましい。なお、水酸基を有する（メタ）アクリレートと多官能イソシアネートとの組み合わせは任意であり、特に限定されるものではない。また、光重合性モノマーとして、１種の多官能ウレタンアクリレートを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

［光重合開始剤］
光重合開始剤としては、例えば、４−フェノキシジクロロアセトフェノン、４−ｔ−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタン−１−オン等のアセトフェノン系化合物；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物；ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系化合物；チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、２，４−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系化合物；２，４，６−トリクロロ−ｓ−トリアジン、２−フェニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（ｐ−トリル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−ピペニル−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−スチリルｓ−トリアジン、２−（ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシ−ナフト−１−イル）−４，６−ビス（トリクロロメチル）−ｓ−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン系化合物；１，２−オクタンジオン，１−〔４−（フェニルチオ）−，２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）〕、Ｏ−（アセチル）-Ｎ−（１−フェニル−２−オキソ−２−（４’−メトキシ-ナフチル）エチリデン）ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物；ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物；９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物；ボレート系化合物；カルバゾール系化合物；イミダゾール系化合物；チタノセン系化合物等を用いることができる。感度を向上させるためには、オキシム誘導体類（オキシム系化合物）を用いることが有効である。これらの物質は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

［増感剤］
増感剤としては、例えば、光重合開始剤と増感剤とを併用することが好ましい。増感剤としては、例えば、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル−９，１０−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、４，４’−ジエチルイソフタロフェノン、３，３’，４，４’−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。

増感剤は、光重合開始剤１００質量部に対して、０．１質量部から６０質量部の量を含有させることができる。

［エチレン性不飽和化合物］
上述した光重合開始剤は、エチレン性不飽和化合物と共に用いられることが好ましい。エチレン性不飽和化合物とは、エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物を意味する。さらに、光重合開始剤は、重合性、架橋性、及びそれに伴う露光部と非露光部との現像液溶解性の差異を拡大できる等の点から、エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物であることが好ましい。また、光重合開始剤としては、その不飽和結合が（メタ）アクリロイルオキシ基に由来する（メタ）アクリレート化合物が特に好ましい。

エチレン性不飽和結合を分子内に１個以上有する化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和カルボン酸、及びそのアルキルエステル；（メタ）アクリロニトリル；（メタ）アクリルアミド；スチレン等が用いられる。エチレン性不飽和結合を分子内に２個以上有する化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸とポリヒドロキシ化合物とのエステル類、（メタ）アクリロイルオキシ基含有ホスフェート類、ヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリイソシアネート化合物とのウレタン（メタ）アクリレート類、及び（メタ）アクリル酸又はヒドロキシ（メタ）アクリレート化合物とポリエポキシ化合物とのエポキシ（メタ）アクリレート類等が用いられる。

上記の光重合性開始剤、増感剤、及びエチレン性不飽和化合物は、液晶セル内に位相差層を形成する場合には、重合性液晶化合物を含む組成物に加えられてもよい。

［多官能チオール］
感光性着色組成物には、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有させることができる。多官能チオールは、チオール基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、１，４−ブタンジオールビスチオプロピオネート、１，４−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトブチレート）、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、１，４−ジメチルメルカプトベンゼン、２、４、６−トリメルカプト−ｓ−トリアジン、２−（Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ）−４，６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン等を用いることができる。

これらの多官能チオールは、１種または２種以上混合して用いることができる。多官能チオールは、感光性着色組成物中に、顔料１００質量部に対して、好ましくは０．２〜１５０質量部、より好ましくは０．２〜１００質量部の量で用いることができる。

［貯蔵安定剤］
感光性着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。貯蔵安定剤としては、例えば、ベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの４級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸およびそのメチルエーテル、ｔ−ブチルピロカテコール、トリエチルホスフィン、トリフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等を用いることができる。貯蔵安定剤は、感光性着色組成物中の顔料１００質量部に対して、０．１質量部から１０質量部の量で含有させることができる。

［密着向上剤］
感光性着色組成物には、基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の（メタ）アクリルシラン類；β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類；Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類；γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等を用いることができる。シランカップリング剤は、感光性着色組成物中に、顔料１００質量部に対して、０．０１質量部から１００質量部で含有させることができる。

［溶剤］
感光性着色組成物には、基板上への均一な塗布を可能とするために、例えば、水又は有機溶剤等の溶剤が配合される。また、本実施形態で用いられる組成物がカラーフィルタの着色層の場合、溶剤は、顔料を均一に分散させる機能も有する。溶剤としては、例えば、シクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル−ｎアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン、石油系溶剤等を用いることができる。溶剤は、これら物質を単独で又は混合して用いることができる。溶剤は、着色組成物中に、顔料１００質量部に対して、８００質量部から４０００質量部、好ましくは１０００質量部から２５００質量部で含有させることができる。

［有機顔料］
赤色顔料としては、例えば、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等を用いることができる。

黄色顔料としては、例えば、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等を用いることができる。

青色顔料としては、例えばＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４、８０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５：６が好ましい。

紫色顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３が好ましい。

緑色顔料としては、例えば、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等を用いることができ、これらの中では、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８が好ましい。

以下、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔの顔料種の記載において、単にＰＢ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ）、ＰＶ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ）、ＰＲ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ）、ＰＹ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ）、ＰＧ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ）などと省略して記載することがある。

［遮光層の色材］
遮光層又はブラックマトリクスに含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収を有することにより遮光機能を示す色材である。本実施形態において、遮光性の色材には、例えば、有機顔料、無機顔料、染料等が用いられる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン等が用いられる。染料としては、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、フタロシアニン系染料、キノンイミン系染料、キノリン系染料、ニトロ系染料、カルボニル系染料、メチン系染料等が用いられる。有機顔料としては、上記の有機顔料が採用できる。なお、遮光性成分は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、これら色材の表面による樹脂被覆により、高体積抵抗化が行われてもよい。逆に、樹脂の母材に対して色材の含有比率を上げて若干の導電性を付与することにより、低体積抵抗化が行われてもよい。しかし、このような遮光性材料の体積抵抗値は、およそ１×１０⁸〜１×１０¹⁵Ω・ｃｍの範囲であり、透明導電膜の抵抗値に影響するレベルではない。同様に、遮光層の比誘電率も色材の選択又は含有比率でおよそ３〜１１の範囲で調整可能である。遮光層、第１の透明樹脂層、着色層の比誘電率は、液晶表示装置の設計条件又は液晶の駆動条件にあわせて調整可能である。

［分散剤・分散助剤］
顔料分散剤として高分子分散剤を用いることは、経時の分散安定性が優れるため、好ましい。高分子分散剤としては、例えば、ウレタン系分散剤、ポリエチレンイミン系分散剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系分散剤、ポリオキシエチレングリコールジエステル系分散剤、ソルビタン脂肪族エステル系分散剤、脂肪族変性ポリエステル系分散剤等を用いることができる。そのうち、特に、窒素原子を含有するグラフト共重合体からなる分散剤は、顔料を多く含む本実施形態に用いられる遮光性感光性樹脂組成物に対して現像性に優れ、好ましい。分散剤は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。

分散助剤としては、例えば、色素誘導体等を用いることができる。色素誘導体としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンズイミダゾロン系、キノフタロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、アントラキノン系、インダンスレン系、ペリレン系、ペリノン系、ジケトピロロピロール系、ジオキサジン系等の誘導体を用いることができ、そのうち、キノフタロン系が好ましい。

色素誘導体の置換基としては、例えば、スルホン酸基、スルホンアミド基及びその４級塩、フタルイミドメチル基、ジアルキルアミノアルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミド基等が顔料骨格に直接又はアルキル基、アリール基、複素環基等を介して結合されるとしてもよい。これらの中では、スルホン酸基が用いられることが好ましい。また、これら置換基は、一つの顔料骨格に複数置換してもよい。

色素誘導体としては、例えば、フタロシアニンのスルホン酸誘導体、キノフタロンのスルホン酸誘導体、アントラキノンのスルホン酸誘導体、キナクリドンのスルホン酸誘導体、ジケトピロロピロールのスルホン酸誘導体、ジオキサジンのスルホン酸誘導体等を用いることができる。

以上の分散助剤及び色素誘導体は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。

（第４の実施形態）
本実施形態においては、上記図１の対向基板３の製造について説明する。

［第３電極９の形成］
この対向基板３の製造工程では、まず、無アルカリガラスである透明基板８上に、ブラックマトリクス１３が形成される。

次に、ブラックマトリクス１３の形成された透明基板８上に、スパッタリング装置を用いて、第３の電極を形成するためのＩＴＯ（インジウム・スズの金属酸化物薄膜）が全面を覆うように成膜される。このＩＴＯは、例えば、スパッタリング装置を用いて、常温にて、０．１４μｍの膜厚で成膜される。

次に、ＩＴＯは、フォトリソグラフィ法により、例えば７μｍの幅の櫛歯状に形成される。この櫛歯状のＩＴＯは、共通電極である第３の電極９となる。

なお、ＩＴＯの室温成膜では、透過率アップのためアニーリングが必要である。アニーリングのための熱処理は、後工程のブラックマトリクスなどの硬膜処理とともに実施されるとしてもよい。

そして、第３の電極９の形成された表面に、透明樹脂層２が形成される。

第３の電極９のパターン形状は、上述された図９から図１１に示されている形状を適用可能である。ブラックマトリクス１３及び透明樹脂層２は、例えば、以下で説明される形成手段によって形成される。

また、ＩＴＯより形成される第３の電極９のパターン幅は、画素サイズに対応させて２μｍから３０μｍの範囲で調整される。第３の電極９の形成密度又はパターン幅は、一画素内で変更されてもよい。そのパターン形状又は密度分布は、例えば、一画素の中心から点対称又は線対称とすることにより、画素の中心から対称の液晶の倒れを実現し、液晶表示において広い視野角を確保することができる。

なお、第１及び第２の電極６，７についても、この第３の電極９と同様の手法により製造することができる。

〔ブラックマトリクス１３の形成〕
＜ブラックマトリクス形成用分散液＞
カーボンブラック分散液は、カーボン顔料 ２０重量部、高分子分散剤 ８．３重量部、銅フタロシアニン誘導体（東洋インキ製造社製） １．０重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート ７１重量部、を各々添加し、ビーズミル分散機によって攪拌することにより、作製される。

＜ブラックマトリクス形成用フォトレジスト＞
ブラックマトリクス形成用レジストの材料として、例えば、カーボンブラック分散液、樹脂（固形分５６．１重量％）、モノマー、開始剤、溶剤（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート又はエチル−３−エトキシプロピオネート）、レベリング剤、が使用される。これらの材料が、以下の組成比で混合攪拌され、ブラックマトリクス形成用レジストに用いられる（固形分中の顔料濃度：約２０％）。

カーボンブラック分散液 ３．０重量部
樹脂 １．４重量部
モノマー ０．３重量部
開始剤 ０．６７重量部
開始剤 ０．１７重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート １４重量部
エチル−３−エトキシプロピオネート ５．０重量部
レベリング剤 １．５重量部
＜ブラックマトリクス１３の形成条件＞
ブラックマトリクス１３の形成においては、まず、上記フォトレジストがガラスである透明基板８にスピンコートされ、例えば、１００℃で３分間乾燥され、透明基板８の表面に膜厚１．９μｍの塗膜が形成される。次に、所定のパターン幅（ブラックマトリクス１３の画線幅に相当）及び開口パターンを持つ露光用のフォトマスクを用いて、透明基板８上の塗膜に対して、光源から光が照射される。この光は、例えば、超高圧水銀灯ランプを用いて２００ｍｊ/ｃｍ²照射される。次に、光照射後の基板に対して、２．５％炭酸ナトリウム水溶液を用いて例えば６０秒間現像が行われ、水洗及び乾燥が行われ、２３０℃で６０分加熱処理が行われ、パターンの定着が行われる。これにより、透明基板８上にブラックマトリクス１３が形成される。ブラックマトリクス１３の画線幅は、例えば、約２０μｍ又は約２０．５μｍ程度が用いられる。ブラックマトリクス１３は、画素又はサブピクセルの周囲に形成される。例えば、透明基板８の面からのパターンエッジである画線端部の傾斜角度は、約４５度とされる。

［透明樹脂層２の形成］
ブラックマトリクス１３及びブラックマトリクス１３のない開口部を覆うように、アルカリ可溶性のアクリル感光性樹脂塗布液を用いて、透明樹脂層２が形成される。透明樹脂層２は、硬膜後の膜厚が例えば約１μｍになるように形成される。この透明樹脂層２の形成により、液晶表示用の対向基板３が形成される。

なお、本実施形態の基板３は、カラーフィルタ１８がアレイ基板４側に形成される液晶表示装置、又は、フィールドシーケンシャル（複数色のＬＥＤ光源をバックライトに用い、時分割の光源駆動により、カラーフィルタなしでカラー表示を行う手法）のカラー液晶表示装置、に適用可能である。

アクリル感光性樹脂塗布液としては、例えば、下記のように、アクリル樹脂を合成し、さらにモノマー、光開始剤を加え、例えば０．５μｍのフィルトレーションを行って得られる透明樹脂塗布液を用いることができる。

＜アクリル樹脂の合成＞
アクリル樹脂の合成においては、まず、反応容器にシクロヘキサノン８００部を入れ、反応容器に窒素ガスを注入しながら加熱し、下記モノマー及び熱重合開始剤の混合物を滴下して重合反応を行う。

スチレン ５５部
メタクリル酸 ６５部
メチルメタクリレート ６５部
ベンジルメタクリレート ６０部
熱重合開始剤 １５部
連鎖移動剤 ３部
滴下後に十分加熱を行い、その後、この混合物に、熱重合開始剤２．０部をシクロヘキサノン５０部で溶解させた物質を添加し、さらに反応を続けてアクリル樹脂の溶液が得られる。

この樹脂溶液に、固形分が３０重量％になるようにシクロヘキサノンを添加してアクリル樹脂溶液を調製し、樹脂溶液（１）が得られる。アクリル樹脂の重量平均分子量は、約２００００であった。

さらに、下記の組成の混合物を均一に攪拌混合した後、例えば直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで所定時間（２時間）分散した後、０．５μｍのフィルタで濾過して透明樹脂塗布液が得られる。

樹脂溶液（１） １００重量部
多官能重合性モノマー ＥＯ変性ビスフェノールＡメタクリレート ２０部
光開始剤 １６重量部
シクロヘキサノン １９０重量部
（第５の実施形態）
本実施形態においては、上記図１２の対向基板１７の製造について説明する。

［ブラックマトリクス１３の形成］
無アルカリガラスである透明基板８上に、上述したブラックマトリクス形成用のフォトレジストを用いて、同様パターンでブラックマトリクス１３が形成される。

［着色フィルタ（着色画素）の形成］
＜着色層形成用分散液＞
着色層に分散する有機顔料として、以下の材料が使用される。

赤色用顔料
C.I.Pigment Red 254
C.I.Pigment Red 177
緑色用顔料
C.I.Pigment Green 58（後述する緑色顔料）
C.I.Pigment Yellow 150
青色用顔料
C.I.Pigment Blue 15
C.I.Pigment Violet 23
上記の顔料を用いて、赤色、緑色、青色の各色分散液を作製する。

赤色顔料分散液
赤色顔料：C.I.Pigment Red 254 １８重量部
赤色顔料：C.I.Pigment Red 177 ２重量部
アクリルワニス（固形分20重量%） １０８重量部
上記の組成の混合物を均一に攪拌した後、ガラスビーズを用いて、サンドミルで所定時間（例えば５時間）分散し、フィルタ（例えば５μｍフィルタ）で濾過して赤色顔料分散液を作製する。

緑色顔料分散液
C.I.Pigment Green 58 １６重量部
C.I.Pigment Yellow 150 ８重量部
アクリルワニス（固形分20重量%） １０２重量部
上記の組成の混合物に対して、赤色顔料分散液と同様の作製方法を用いて、緑色顔料分散液を作製することができる。

青色顔料分散液
C.I.Pigment Blue 15 ５０重量部
C.I.Pigment Violet 23 ２重量部
分散剤 ６重量部
アクリルワニス（固形分20重量%） ２００重量部
上記の組成の混合物に対して、赤色顔料分散液と同様の作製方法を用いて、青色顔料分散液を作製することができる。

［着色画素形成カラーレジスト］
赤色画素形成カラーレジスト
赤色分散液 １５０重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １３重量部
光開始剤 ４重量部
増感剤 ２重量部
溶剤：シクロヘキサノン ２５７重量部
上記組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過することにより、赤色画素形成カラーレジストが得られる。

緑色画素形成カラーレジスト
緑色分散液 １２６重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １４重量部
光開始剤 ４重量部
増感剤 ２重量部
シクロヘキサノン ２５７重量部
上記の組成の混合物を均一になるように攪拌混合した後、５μｍのフィルタで濾過することにより、緑色画素形成カラーレジストが得られる。

青色画素形成カラーレジスト
青色画素形成カラーレジストは、組成がそれぞれ下記組成となるように、赤色画素形成カラーレジストと同様の方法で作製される。

青色分散液 ２５８重量部
トリメチロールプロパントリアクリレート １９重量部
光開始剤 ４重量部
増感剤 ２重量部
シクロヘキサノン ２１４重量部
［緑色顔料の調整］
緑色顔料を調整するために、例えば、塩化アルミニウム３５６部及び塩化ナトリウム６部の２００℃の溶融塩に、亜鉛フタロシアニン４６部を溶解し、１３０℃まで冷却し、１時間攪拌する。さらに、反応温度を１８０℃に昇温し、臭素を１時間あたり１０部で１０時間滴下する。その後、塩素を１時間あたり０．８部で５時間導入する。

緑色顔料の調整では、このようにして得られる反応液を水３２００部に徐々に注入した後、濾過、水洗し、１０７．８部の粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得る。例えば、粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の１分子内に含まれる平均臭素数は、１４．１個、平均塩素数は１．９個となる。

例えば、得られた粗製ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料１２０部、粉砕した食塩１６００部、及びエチレングリコール２７０部がステンレス製１ガロンニーダーに仕込まれ、７０℃で１２時間混練される。

このようにして得られる混合物は、温水５０００部に投入され、約７０℃に加熱されつつハイスピードミキサーで約１時間攪拌され、スラリー状にされる。さらに、スラリー状にされた混合物に対して、濾過、水洗が繰り返され、食塩及び溶剤が除去される。その後、混合物は、８０℃で２４時間乾燥される。これにより、１１７部のソルトミリング処理の緑色顔料が得られる。

［着色画素形成］
上記のような方法によって得られた着色画素形成カラーレジストを用いて着色層が形成される。以下の着色層の形成における各種条件は一例であり、他の条件が適用されてもよい。

着色層の形成では、まず、ガラス基板に、赤色画素形成用カラーレジストがスピンコートにより仕上り膜厚１．８μｍとなるように塗布される。９０℃、５分間乾燥の後、着色画素形成用のフォトマスクを通して高圧水銀灯の光が３００ｍＪ／ｃｍ²照射されアルカリ現像液にて６０秒間現像され、ストライプ形状の赤色の着色画素が得られる。その後、赤フィルタ１８ｒ（赤色の着色画素）は、２３０℃、３０分で焼成される。ＢＭ部とカラー部の重なりは、例えば８.0μｍで作製される。

緑色画素形成用レジストも、同様にスピンコートにより仕上り膜厚１．８μｍとなるように塗布される。９０℃、５分間乾燥の後、前述の赤色画素と隣接した位置にパターンが形成されるように、フォトマスクを通して露光及び現像が行われる。これにより、緑フィルタ１８ｇ（緑色画素）が得られる。

赤色、緑色と同様の手法により、青色画素形成用レジストについても仕上り膜厚１．８μｍで赤フィルタ１８ｒ、緑フィルタ１８ｇと隣接した青フィルタ１８ｂが得られる。これで、基板８上に赤、緑、青３色の着色を持つカラーフィルタが得られる。その後、カラーフィルタは２３０℃、３０分で硬膜される。

［透明樹脂層２の形成］
上記のアクリル感光性樹脂塗布液を用いて、硬膜後膜厚１μｍの透明樹脂層２は、
赤、緑、青３色のカラーフィルタ１８全体を覆うように形成される。透明樹脂層２は、露光、現像後、２３０℃、３０分で硬膜化される。

［第３の電極９の形成］
第３の電極９の形成では、スパッタリング装置を用いて、ブラックマトリクス１３形成後の全面を覆うように、ＩＴＯ（インジウム・スズの金属酸化物薄膜）が、膜厚０．１４μｍ、室温で、成膜される。

ＩＴＯは、公知のフォトリソグラフィ法を用いて、共通電極である７μm幅の櫛歯状の第３の電極９に形成される。第３の電極９は、パターン形成後に、ＩＴＯ膜のアニーリングとして、２３０℃、３０分で熱処理される。これにより対向基板１７が形成される。

なお、本実施形態においては、第３の電極９を透明樹脂層２の上に形成する構成を説明したが、第３の電極９は、ガラスなどの透明基板８に直接形成してもよく、カラーフィルタ１８と透明樹脂層２の間に形成されるとしてもよい。

（第６の実施形態）
本実施形態においては、上記第１から第６で説明された基板１，１６を備える液晶表示装置の例について説明する。

図２１は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。

この図２１では、液晶表示装置１００が基板１を備える場合を例示しているが、基板１６を備える場合についても同様である。

液晶表示装置１００は、反射偏光板を用いた半透過型液晶表示装置である。反射偏光板としては、例えば、特許第４１７７３９８号公報に記載されているような反射偏光板を用いることができる。

基板１は、上記の第１の実施形態で説明したように、アクティブ素子（ＴＦＴ）の形成されたアレイ基板４を備える。アレイ基板４は、櫛歯状の第１及び第２の電極６，７を備える。対向基板３及びアレイ基板４は、対向して配置され、間に液晶層５を介して貼り合わせられている。対向基板３における液晶層５と反対側の面（裏面）には、位相差板２１及び偏光板２２が配置される。また、アレイ基板２０における液晶層５と反対側の面（裏面）には、偏光板２３、光拡散層２４、反射偏光板２５、位相差板（光学補償層）２６、プリズムシート２７、光拡散層２８、導光板２９、光反射板３０が順次配設される。導光板２９には、例えばＬＥＤなどのような光源３１が取付けられる。偏光板２２，２３としては、例えばクロスニコルでの配置が用いられる。

光源３１としては、ＲＧＢ個別発光素子であることが望ましいが、フィールドシーケンシャルでの個別のＲＧＢ発光素子の制御を行わない場合には、擬似白色ＬＥＤであってもよい。また、光源３１として、従来汎用されている冷陰極線管や蛍光灯を用いてもよい。光源３１としてＲＧＢ個別発光素子を用いた場合には、それぞれの発光強度を色ごと、画素ごとに個別に調整することができ、最適な色表示を行うことが可能であり、液晶と同期した時分割駆動によりカラーフィルタを使うことなく、カラーで表示することができる。また、立体画像表示に適用することもできる。液晶表示装置１００において、表示画面の各部分でバックライトの明るさを調整してコントラストを向上させる技術であるローカルデミング法が適用されてもよい。

以上説明した本実施形態に係る液晶表示装置１００においては、対向基板３及びアレイ基板４の配向処理を軽減させることができる。さらに、液晶表示装置１００においては、液晶の応答性を改善することができる。また、第１から第３の電極６，７，９の構成により、液晶のディスクリネーションを軽減することができ、液晶表示を向上させることができる。

なお、液晶表示装置１００は、上記第２の実施形態のように、カラーフィルタ１８の有効表示画素を覆うように透明導電膜２を積層する構成の対向基板１７を備えるとしてもよい。カラーフィルタ１８を備える基板１６では、対向基板１７とＴＦＴのアクティブ素子を形成したアレイ基板４とを貼り合わせ、対向基板１７とアレイ基板４との間に、負の誘電率異方性の液晶１１が封入される。基板１６の両面には、偏光板及び位相差板が備えられる。これにより、カラーの階調表示が可能になる。対向基板１７及びアレイ基板４の表面には、予め垂直配向膜が形成されるとしてもよい。アクティブ素子の形成されたアレイ基板４は、櫛歯状又はストライプ状の第１及び第２の電極６，７を備える。前述の図１２から図１５では、カラーフィルタ１８を備える基板１６の断面図を例示するが、垂直配向用の配向膜は、省略されている。

本実施形態に係る液晶表示装置１００においては、ＭＶＡ又はＶＡＴＮなどの垂直配向の液晶表示装置に必要な厳密な配向処理（例えば、チルト角８９°とし、複数ドメインを形成するための複数方向の配向処理）が必要ない。本実施形態に係る液晶表示装置１００では、ほぼ９０°の垂直配向とすることができる。

上記の本実施形態においては、副次的効果として、ＩＰＳ（横電界で液晶を駆動する）又はＦＦＳ（櫛歯電極のフリンジに生じる電界で液晶を駆動する）方式と異なり、外部電場の影響を受けにくい液晶表示装置を提供することができる。

なお、本実施形態に係る液晶表示装置１００の矩形画素は、平面の画素中心から線対称又は点対称の１／２又は１／４画素に区分できる。ＴＦＴ素子を一画素に２個又は４個形成し、ＴＦＴ素子ごとに異なる電圧を印加する駆動方式を適用する技術は、各種の視角調整技術及び立体画像表示技術に適用できる。

Claims (11)

1. 画素電極である櫛歯状の第１の電極と、絶縁層と、櫛歯状の第２の電極とをこの順で備え、前記第１の電極の櫛歯の第１の長手方向と前記第２の電極の櫛歯の第２の長手方向とが平行であり、画素又はサブピクセルに区分けされるアレイ基板と、
   前記アレイ基板と液晶層を介して対向し、櫛歯状の第３の電極を備え、前記第１の長手方向と前記第３の電極の櫛歯の第３の長手方向とが平行であり、前記画素又は前記サブピクセルに区分けされる対向基板と、
   を具備する液晶表示装置において、
   前記画素又は前記サブピクセルの、前記第１乃至第３の長手方向と垂直、かつ、前記液晶層の厚み方向の断面において、前記第１の電極と第３の電極とは前記液晶層を介して対向し、前記第１乃至第３の電極のそれぞれの櫛歯は前記画素又はサブピクセルの断面の中心軸から対称に形成されており、
   すべての電極の櫛歯について、基板平面と平行な水平方向において、前記第１の電極の櫛歯に最近接の前記第２の電極の櫛歯の位置は、前記中心軸から一方向にずれた配置関係にあり、前記水平方向において、前記第１の電極の櫛歯に最近接の前記第３の電極の櫛歯の位置は、前記中心軸から前記第２の電極の櫛歯が前記第１の電極の櫛歯の位置からずれた一方向と逆方向にずれた配置関係にあり、
   絶縁層を介してそれぞれが対向する前記第１の電極の櫛歯と前記第２の電極の櫛歯は、前記ずれた方向に前記第１の電極の櫛歯から前記第２の電極の櫛歯のはみ出し幅を具備し、かつ、前記第１の電極の櫛歯と前記第２の電極の櫛歯との重なり幅を持つ、
   液晶表示装置。
2. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記対向基板は、前記基板平面の垂直方向に光を通過させる開口部を持つブラックマトリクスと、前記開口部に形成されるカラーフィルタとを具備する、液晶表示装置。
3. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記アレイ基板及び前記対向基板に形成される複数の画素又は複数のサブピクセルは、平面において、対向する辺が平行な形状を持つ、液晶表示装置。
4. 請求項３の液晶表示装置において、
   前記複数の画素又は前記複数のサブピクセルのそれぞれは、前記平面において、４つの分割領域に分割され、
   前記第１の電極と前記第２の電極と前記第３の電極とは、前記平面において、前記分割領域ごとに、前記分割領域の一辺に平行な櫛歯の長手方向を持ち、互いに接する分割領域の間で、前記櫛歯の長手方向が異なる、
   液晶表示装置。
5. 請求項３の液晶表示装置において、
   前記複数の画素又は前記複数のサブピクセルのそれぞれは、前記平面において、４つの分割領域に分割され、
   前記第１の電極と前記第２の電極と前記第３の電極とは、前記４つの分割領域のそれぞれに備えられ、前記平面において、前記複数の画素又は前記複数のサブピクセルの中心点で点対称であり、前記分割領域の各辺に対して傾斜角を持つ櫛歯の長手方向を持つ、
   液晶表示装置。
6. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記画素又は前記サブピクセルの前記第３の電極の櫛歯の本数は、前記第１の電極の櫛歯の本数より多い、液晶表示装置。
7. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記第１の電極と前記第２の電極と前記第３の電極とは、可視域透明な導電膜によって形成される、液晶表示装置。
8. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、初期配向が垂直な液晶である、液晶表示装置。
9. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記第３の電極の櫛歯の本数は、前記画素又は前記サブピクセルに対して、２以上の偶数である、液晶表示装置。
10. 請求項１の液晶表示装置において、
    前記第１の電極の櫛歯の本数は、前記画素又は前記サブピクセルに対して、２以上の偶数であり、
    前記第２の電極の櫛歯の本数は、前記画素又は前記サブピクセルに対して、２以上の偶数である、液晶表示装置。
11. 請求項１の液晶表示装置において、
    前記はみ出し幅は、０．５μｍから６μｍの範囲のいずれかである、液晶表示装置。

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