JP4501899B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶表示装置に関する。

近年、携帯電話や携帯情報端末といった携帯機器等に液晶表示装置が用いられている。このような液晶表示装置では、一つの画素に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（以下、これらの色をそれぞれ単に「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」とも記す。）のカラーフィルタをそれぞれ有するサブ画素からなる。このような液晶表示装置では、液晶の複屈折率とセル厚の積で表されるリタデーション値の最適値は、各色のサブ画素で異なる。従って、中間調表示におけるホワイトバランスの調整を行うためには、各色のサブ画素ごとにセル厚を調節するのが理想である。

一方、最近では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に加え、さらに透明（Ｗ）（以下、単に「Ｗ」とも記す）のサブ画素を用いた液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００４−００４８２２号公報

特許文献１に示す液晶表示装置では、上記のようにホワイトバランスの調整を行うためには、ＲＧＢＷの４色のサブ画素におけるセル厚を調節する必要が生じる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、透明（Ｗ）のサブ画素を有する液晶表示装置において、ホワイトバランスの調整を行うことを課題とする。

本発明の１つの観点では、液晶表示装置は、一対の基板と、ＲＧＢ及び非着色の４つのサブ画素を有して構成される表示画素と、前記一対の基板の間に挟持され、前記各色のサブ画素ごとにセル厚の異なる液晶層と、を備え、前記ＲＧＢの各色のサブ画素は、夫々のリタデーション値が、３６０ｎｍ≦Ｒ≦７００ｎｍ、３４０ｎｍ≦Ｇ≦６００ｎｍ、３４０ｎｍ≦Ｂ≦５００ｎｍとなる関係を有し、前記非着色のサブ画素は、前記表示画素が所定のホワイトバランスとなるセル厚を有する。

上記の液晶表示装置は、液晶層を挟持してなる一対の基板より構成される。液晶層は、各色のサブ画素ごとにセル厚が異なる。一つの表示画素は、ＲＧＢ及び非着色の４つのサブ画素から構成される。前記ＲＧＢの各色のサブ画素は、そのリタデーション値が、３６０ｎｍ≦Ｒ≦７００ｎｍ、３４０ｎｍ≦Ｇ≦６００ｎｍ、３４０ｎｍ≦Ｂ≦５００ｎｍの関係を有している。前記非着色のサブ画素は、前記表示画素が所定のホワイトバランスとなるセル厚を有する。このように、上記の液晶表示装置では、前記非着色透明のサブ画素のセル厚を、前記表示画素が所定のホワイトバランスとなる値、即ち、前記非着色のサブ画素が所定の色度となる値に設定することができ、ユーザにとって所望の白色表示を実現することができる。

上記の液晶表示装置の一態様では、前記非着色のサブ画素のセル厚は、前記ＲＧＢのサブ画素のうち、前記表示画素に占める面積が最も小さい色のサブ画素のセル厚と実質的に等しく設定される。このようにしても、非着色のサブ画素は、表示画素に占める面積が最も小さい色の光を補うことができ、白色表示における色付きを抑えることができる。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記表示画素は、前記ＲＧＢのサブ画素のうちの１色のサブ画素と前記非着色のサブ画素の合計面積が、他の２色のサブ画素の各々の面積と略等しく構成され、前記非着色のサブ画素のセル厚は、前記１色のサブ画素のリタデーション値と、前記非着色のサブ画素のリタデーション値とが等しくなる値に設定される。例えば、ＲＧＢのサブ画素のうち、Ｂのサブ画素と非着色のサブ画素の合計面積が、他の２色のサブ画素の各々の面積と略等しく構成されている場合において、白色表示を行うと、Ｂのサブ画素より出光する光は、他の２色のサブ画素より出光する光と比較して不足する。しかし、本発明では、前記非着色のサブ画素のセル厚は、前記１色のサブ画素のリタデーション値と、前記非着色のサブ画素のリタデーション値とが等しくなる値に設定される。これにより、Ｗのサブ画素より出光する光は、Ｂの色の成分が強調され、不足しているＢの色の光を補うことができ、Ｂのサブ画素の面積が小さいことによって発生する白色表示における上述した色付きを抑えることができる。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記表示画素は、前記ＲＧＢ及び非着色の各色のサブ画素の面積の比率が２：２：１：１となる構成を有し、前記非着色のサブ画素のセル厚は、前記Ｂのサブ画素のセル厚と実質的に等しくされる。このようにすることで、非着色のサブ画素は、表示画素に占める面積が最も小さいＢの色の光を補うことができる。

上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記表示画素は、前記４つのサブ画素の各々の面積が略等しくなるように構成され、前記非着色のサブ画素のセル厚は、前記Ｇのサブ画素のリタデーション値と、前記非着色のサブ画素のリタデーション値とが等しくなる値に設定される。また、上記の液晶表示装置の他の一態様では、前記非着色のサブ画素のセル厚は、前記Ｇのサブ画素のセル厚と実質的に等しくされる。このような構成によれば、非着色のサブ画素のリタデーション値と、視感度の最も高いＧのサブ画素のリタデーション値とがほぼ一致するので、輝度の高い表示を行うことができる。

本発明の他の観点では、液晶表示装置は、一対の基板と、ＲＧＢ及び非着色の４つのサブ画素を有して構成され、前記ＲＧＢ及び非着色の各サブ画素の面積の比率が２：２：１：１となる構成を有する表示画素と、前記一対の基板の間に挟持され、前記各色のサブ画素ごとにセル厚の異なる液晶層と、を備え、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、非着色の各サブ画素は、夫々のセル厚の大きさをｄｒ、ｄｇ、ｄｂ、ｄｗとすると、ｄｒ≧ｄｇ≧ｄｗ≒ｄｂ（但し、ｄｒ＝ｄｗ＝ｄｂとなることはない）となる関係を有する。

上記構成において白色表示を行うと、Ｂのサブ画素より出光する光は、他の２色、即ちＲ、Ｇのサブ画素より出光する光と比較して不足する。しかし、前記非着色のサブ画素のセル厚が、Ｂのサブ画素のセル厚と略等しくなっていることにより、これらのサブ画素におけるリタデーション値が略等しくなるため、非着色のサブ画素より出光する光は、Ｂの色の成分が強調され、不足しているＢの色の光を補うことができる。よって、Ｂのサブ画素の面積が小さいことによって発生する白色表示における上述した色付きを抑えることができる。即ち、非着色のサブ画素は、表示画素に占める面積が最も小さいＢのサブ画素より出光する光の色を補うことができる。

本発明の他の観点では、液晶表示装置は、一対の基板と、ＲＧＢ及び非着色の４つのサブ画素から構成される表示画素と、前記一対の基板の間に挟持され、前記各色のサブ画素ごとにセル厚の異なる液晶層と、を備え、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、非着色の各サブ画素は、夫々のセル厚の大きさをｄｒ、ｄｇ、ｄｂ、ｄｗとすると、ｄｒ≧ｄｗ≒ｄｇ≧ｄｂ（但し、ｄｒ＝ｄｗ＝ｄｂとなることはない）となる関係を有する。この場合において、前記表示画素は、前記ＲＧＢ及び非着色の各サブ画素の面積の比率が１：１：１：１となる構成を有することが好ましい。

上記の液晶表示装置は、液晶層を挟持してなる一対の基板より構成される。液晶層は、各色のサブ画素ごとにセル厚が異なる。一つの表示画素は、ＲＧＢ及び非着色の４つのサブ画素から構成される。Ｒ、Ｇ、Ｂ、非着色の各サブ画素は、夫々のセル厚の大きさをｄｒ、ｄｇ、ｄｂ、ｄｗとすると、ｄｒ≧ｄｗ≒ｄｇ≧ｄｂ（但し、ｄｒ＝ｄｗ＝ｄｂとなることはない）となる関係を有する。このように、視感度の最も高いＧのセル厚とほぼ一致させることにより、輝度の高い表示を得ることができる。このような構成は、ＲＧＢの３色のサブ画素の面積が互いに等しく、その面積比に起因した白色表示の色付きが起きにくい場合に好適である。

本発明の他の観点では、上記の液晶表示装置を表示部として用いることを特徴とする電子機器を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は、本発明を液晶表示装置に適用したものである。

＜第１の実施形態＞
（液晶表示装置の概略構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成について図１を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の断面構成を示す断面図である。より詳しくは、図１は、液晶表示装置１００の構成の概略を説明するために、表示画素ＡＧに含まれるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（非着色）の各サブ画素ＳＧを１つずつ抽出して並べた模式断面図である。

図１において、液晶表示装置１００は、素子基板９１と、その素子基板９１に対向して配置されるカラーフィルタ基板９２とが枠状のシール部材３を介して貼り合わされ、内部に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。

まず、素子基板９１について説明する。素子基板９１は、ガラスなどの透明な下側基板１を有し、下側基板１の内面上には、複数のデータ線３２および複数の走査線３３（図２参照）がマトリクス状に配置される。データ線３２および走査線３３の交点には、サブ画素ＳＧが設けられる。サブ画素ＳＧ毎には、画素電極１０が形成されている。各画素電極１０には、例えば、アモルファスシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）などのＴＦＴ素子２１が接続されており、データ線３２および走査線３３は、各画素電極１０に対応するＴＦＴ素子２１に電気的に接続されている。

また、サブ画素ＳＧ毎に、所定の厚みを有する反射電極５が形成されている。反射電極５は、画素電極１０と導通されており、画素電極１０と同時駆動される。各反射電極５には、矩形状の開口部２５が複数形成されている。各反射電極５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金等の薄膜により形成することができる。開口部２５は、画素表示領域２０（図２参照）内に縦横にマトリクス状に配列されたサブ画素ＳＧ毎に、当該サブ画素ＳＧの全面積を基準として所定割合の面積を有するように形成されている。サブ画素ＳＧでは、開口部２５に対応する部分を透過部とし、それ以外の部分を反射部とする。

次に、カラーフィルタ基板９２について説明する。カラーフィルタ基板９２は、ガラスなどの透明な上側基板２を有し、上側基板２の内面上には、サブ画素ＳＧ毎にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（非着色又は白色）の四つのいずれかからなる着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、６Ｗが形成されている。非着色（又は白色）の層６Ｗは透明樹脂等の層、或いは透明樹脂中に光散乱性（白色性）を付与するために透明樹脂と屈折率の異なる微粒子を分散させたもので構成されている。着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、６Ｗによりカラーフィルタが構成される（以下、色を区別しない場合は、単に「着色層６」と称す）。図１において、１つの表示画素ＡＧは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗのサブ画素ＳＧから構成されるカラー１画素分の領域を示している。

一方のサブ画素ＳＧから他方のサブ画素ＳＧへの光の混入を防止するため、着色層６間には、黒色遮光層ＢＭが形成されている。この黒色遮光層ＢＭは、黒色の樹脂材料、例えば黒色の顔料を樹脂中に分散させたもの等を用いることが可能である。上側基板２及び着色層６の内面上には、透明樹脂等からなるオーバーコート層１８が形成されている。このオーバーコート層１８は、カラーフィルタ基板９２の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から、着色層６を保護する機能を有する。オーバーコート層１８の内面上には、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）などの透明な共通電極８が形成されている。

また、図１に示すように、各色のサブ画素ＳＧにおけるオーバーコート層１８の厚さを調節することにより、各色のサブ画素ＳＧにおける液晶層４の厚さ、即ちセル厚が調節される。図１では、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗのサブ画素ＳＧは、それぞれセル厚ｄｒ、ｄｇ、ｄｂ、ｄｗを有する。データ線３２および走査線３３が同時に画素電極１０に電圧を印加したときに、ＴＦＴ素子２１によって、画素電極１０および反射電極５と、共通電極８の間に電圧が印加され、液晶層４の液晶が配向制御される。

下側基板１の外面上には、位相差板（１／４波長板）１１及び偏光板１２が配置されており、上側基板２の外面上には、位相差板（１／４波長板）１３及び偏光板１４が配置されている。また、偏光板１２の下側には、照明装置１５が配置されている。照明装置１５は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等といった点状光源や、冷陰極蛍光管等といった線状光源と導光板を組み合わせたものなどが好適である。

本実施形態の液晶表示装置１００において透過型表示が行われる場合、照明装置１５から出射した照明光は、図１に示す経路Ｔに沿って進行し、画素電極１０及び着色層６等を通過して観察者に至る。液晶表示装置１００は、画素電極１０と共通電極８の間に電圧を印加することにより、液晶層４の液晶を配向制御し、光の透過率を変化させて階調表示を行う。また、照明光は、着色層６を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

一方、本実施形態の液晶表示装置１００において反射型表示が行われる場合、液晶表示装置１００に入射した外光は、図１に示す経路Ｒに沿って進行する。つまり、液晶表示装置１００に入射した外光は、着色層６および液晶層４を通過し、反射電極５によって反射され、再度液晶層４及び着色層６を通過した後、観察者に至る。液晶表示装置１００は、反射電極５と共通電極８の間に電圧を印加することにより、液晶層４の液晶を配向制御し、光の透過率を変化させて階調表示を行う。また、外光は、着色層６が形成されている領域を通過して、反射電極５により反射され、再度着色層６を通過することによって所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

（液晶表示装置の詳細な構成）
ここで、液晶表示装置１００の構成について、図２から図５を用いてさらに詳述する。

図２は、液晶表示装置１００の構成を模式的に示す平面図である。図２では、紙面手前側（観察側）にカラーフィルタ基板９２が、また、紙面奥側に素子基板９１が夫々配置されており、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗとして示される各領域は、１つのサブ画素ＳＧを表している。なお、図２における紙面縦方向（列方向）をＹ方向と、また、紙面横方向（行方向）をＸ方向と規定する。

ここに、液晶表示装置１００は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（非着色又は白）の４つを用いて構成されるカラー表示用の液晶表示装置であると共に、スイッチング素子としてＴＦＴ素子２１を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置である。また、液晶表示装置１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各サブ画素ＳＧ内に透過領域及び反射領域を有する半透過反射型の液晶表示装置であると共に、当該透過領域と当該反射領域とで液晶層４の厚さが異なるマルチギャップ構造を有する液晶表示装置でもある。

サブ画素ＳＧの配列構造を、図３（ａ）に示す。サブ画素ＳＧは、マトリクス状に配置されている。そして、８つのサブ画素ＳＧが、略正方形の表示画素ＡＧを構成する。この表示画素ＡＧ自体も、さらにマトリクス状に繰り返して配置されている。換言すれば、サブ画素ＳＧは、表示画素ＡＧを繰り返しの最小単位として規則的に配列されている。

各表示画素ＡＧは、２行×４列のサブ画素ＳＧから構成されている。サブ画素ＳＧは、どの表示画素ＡＧにおいても、第１行はＲＧＢＷ、第２行はＢＷＲＧの順にそれぞれ配列されている。また、各表示画素ＡＧにはＲＧＢＷのサブ画素ＳＧがそれぞれ２つずつ組み入れられていることから、各表示画素ＡＧにおいては、ＲＧＢＷの各サブ画素ＳＧの面積は互いに等しくなっている。換言すれば、各表示画素ＡＧ内におけるＲＧＢＷの各サブ画素ＳＧの面積比は、１：１：１：１である。

ここで、液晶表示装置１００における表示画素ＡＧは、サブ画素ＳＧの配列についての繰り返しの最小単位といった意味をもつものであって、表示の最小単位を意味するものではない。

液晶表示装置１００の画素領域ＡＧは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗで構成されており、従来よく用いられているＲ、Ｇ、Ｂで１つの表示画素を構成するものとは異なっている。これにともなって、液晶表示装置１００は、従来とは異なる描画操作技術（レンダリング）を用いて表示を行っている。レンダリングは、任意の１表示画素ＡＧにおいてＲＧＢ各色の色相をそれぞれ備えたサブ画素ＳＧに印加される階調信号を、当該表示画素ＡＧ内のサブ画素のみならず、その表示画素ＡＧの周辺に配置された同一色相のサブ画素ＳＧにも重畳させて印加するという画像処理技術を用いるものである。つまり、１つの表示画素ＡＧにおけるＲＧＢの各色のサブ画素ＳＧは、１つの表示画素ＡＧの周辺の表示画素ＡＧにおける同一色相のサブ画素ＳＧにも、１つの表示画素ＡＧ内のサブ画素ＳＧの表示に寄与する階調信号を重畳して印加することにより表示を行うものである。これにより、実際の画素数よりも高い解像度感を視認でき、例えば、ＱＶＧＡ（Quarter Video Graphics Array）規格に対応する画面表示解像度を有する液晶表示装置を用いた場合に、ＶＧＡ（Video Graphics Array）規格に対応する画面表示解像度を実現する。

図２に戻り、素子基板９１は、カラーフィルタ基板９２の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域３１を有しており、その張り出し領域３１上には、ドライバＩＣ４０、外部接続用配線３５及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４１などが形成若しくは実装されている。ドライバＩＣ４０の入力側の端子（不図示）は、複数の外部接続用配線３５の一端側と電気的に接続されていると共に、複数の外部接続用配線３５の他端側はＦＰＣ４１と電気的に接続されている。各データ線３２は、Ｙ方向に延在するようにかつＸ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各データ線３２の一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（不図示）に電気的に接続されている。

各走査線３３は、Ｙ方向に延在するように形成された第１配線３３ａと、その第１配線３３ａの終端部からＸ方向に延在するように形成された第２配線３３ｂとを備えている。各走査線３３の第２配線３３ｂは、各データ線３２と交差する方向、即ちＸ方向に延在するようにかつＹ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各走査線３３の第１配線３３ａの一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（不図示）に電気的に接続されている。各データ線３２と各走査線３３の第２配線３３ｂの交差に対応する位置にはＴＦＴ素子２１が設けられており、ＴＦＴ素子２１は、データ線３２、走査線３３及び画素電極１０等に電気的に接続されている。ＴＦＴ素子２１及び画素電極１０は、各サブ画素ＳＧに対応する位置に設けられている。画素電極１０は、例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明導電材料により形成されている。

画素領域ＡＧがＸ方向及びＹ方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が画素表示領域２０（２点鎖線により囲まれる領域）である。この画素表示領域２０に、文字、数字、図形等の画像が表示される。なお、画素表示領域２０の外側の領域は表示に寄与しない額縁領域３８となっている。また、各データ線３２、各走査線３３、各ＴＦＴ素子２１、及び各画素電極１０等の内面上には、図示しない配向膜が形成されている。

一方、カラーフィルタ基板９２の内面上には、共通電極８が形成されている（図１および図５参照）。共通電極８は、画素電極１０と同様にＩＴＯなどの透明導電材料からなり、カラーフィルタ基板９２の略一面にわたって形成されている。共通電極８は、シール部材３の隅の領域Ｅ１において配線１５の一端側と電気的に接続されていると共に、当該配線１５の他端側は、ドライバＩＣ４０のＣＯＭに対応する出力端子と電気的に接続されている。

以上の構成を有する液晶表示装置１００では、電子機器等と接続されたＦＰＣ４１側からの信号及び電力等に基づき、ドライバＩＣ４０によって、Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍ−１，Ｇｍ（ｍは自然数）の順に走査線３３が順次排他的に１本ずつ選択されるとともに、選択された走査線３３には、選択電圧のゲート信号が供給される一方、他の非選択の走査線３３には、非選択電圧のゲート信号が供給される。そして、ドライバＩＣ４０は、選択された走査線３３に対応する位置にある画素電極１０に対し、表示内容に応じたソース信号を、それぞれ対応するＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎ−１，Ｓｎ（ｎは自然数）のデータ線３２及びＴＦＴ素子２１を介して供給する。その結果、液晶層４の配向状態が制御されることとなる。

次に、図３（ｂ）等を参照して、１つの画素領域ＡＧの構成について説明する。図３（ｂ）は、図２または図３（ａ）における１つの画素領域ＡＧ（破線によって囲まれた部分）に対応する部分拡大平面図である。図３（ｂ）に示すように、１つの画素領域ＡＧは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗに対応する、２行×４列のサブ画素ＳＧを備えて構成される。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗに対応する各サブ画素ＳＧは、透過型表示が行われる透過領域Ｅ１０と、反射型表示が行われる反射領域Ｅ１１とを備えて構成される。

次に、図４を参照して、図３（ｂ）におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗに対応する各サブ画素ＳＧの構成を、反射領域Ｅ１１の構成と透過領域Ｅ１０の構成とに分けて説明する。図４（ａ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各サブ画素ＳＧに対応する素子基板９１の構成を示す部分拡大平面図である。一方、図４（ｂ）は、図４（ａ）の素子基板９１と対向配置される、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各サブ画素ＳＧに対応するカラーフィルタ基板９２の構成を示す部分拡大平面図である。図５（ａ）は、図４（ａ）及び（ｂ）における切断線Ａ−Ａ’に沿った部分断面図であり、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各反射領域Ｅ１１に対応する液晶表示装置１００の断面構成を示す。一方、図５（ｂ）は、図４（ａ）及び（ｂ）における切断線Ｂ−Ｂ’に沿った部分断面図であり、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各サブ画素ＳＧに対応する液晶表示装置１００の断面構成を示す。

まず、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの１つのサブ画素ＳＧ内における反射領域Ｅ１１の構成について説明する。図４（ａ）に示すように、走査線３３（図２参照）の第２配線３３ｂは、Ｘ方向に延在する本線部分３３ｂａと、その本線部分３３ｂａからＹ方向に折れ曲がるように分岐する支線部分３３ｂｂとを有する。これらを含む走査線３３は、下側基板１上に配置されており、図５（ａ）においては、その支線部分３３ｂｂが描かれている。下側基板１及び走査線３３上には、絶縁性を有するゲート絶縁層５０が形成されている。ゲート絶縁層５０上であって、かつ、走査線３３の支線部分３３ｂｂと平面的に重なる位置には、ＴＦＴ素子２１の要素であるａ−Ｓｉ層５２が設けられている。データ線３２は、ゲート絶縁層５０上において、走査線３３と交差する方向に延在するように形成されている。

データ線３２は、図４（ａ）に示すように、Ｙ方向に延在する本線部分３２ａと、その本線部分３２ａからＸ方向に折れ曲がるように分岐する支線部分３２ｂとを有する。データ線３２の支線部分３２ｂの一部分は、ａ−Ｓｉ層５２の一端側の一部分上に形成されている。ａ−Ｓｉ層５２の他端側の一部分上、及び、ゲート絶縁層５０上には、金属などよりなる保持容量電極１６が形成されている。このため、ａ−Ｓｉ層５２は、データ線３２及び保持容量電極１６に夫々電気的に接続されている。そして、ａ−Ｓｉ層５２に対応する位置には、その層を要素として含むＴＦＴ素子２１が形成されている。

データ線３２、保持容量電極１６及びゲート絶縁層５０等の上には、絶縁性を有するパシベーション層（反応防止層）５１が形成されている。パシベーション層５１は、保持容量電極１６と平面的に重なる位置にコンタクトホール（開口）５１ａを有する。パシベーション層５１上には、樹脂材料などよりなる樹脂層１７が形成されている。樹脂層１７の表面上には、光を散乱させる機能を有する微小な凹凸が複数形成されている。樹脂層１７は、パシベーション層５１のコンタクトホール５１ａに対応する位置にコンタクトホール１７ａを有する。樹脂層１７上には、Ａｌ（アルミニウム）などにより形成され反射機能を有する反射電極５が形成されている。反射電極５は、微小な凹凸を複数有する樹脂層１７上に形成されているため、その微小な複数の凹凸を反映した形状に形成されている。コンタクトホール５１ａ及び１７ａに対応する反射電極５の位置には、光を透過させる透過開口領域２５が形成されている。反射電極５上および透過開口領域２５には、画素電極１０が形成されている。

一方、Ｒ、Ｇ、Ｂの１つのサブ画素ＳＧ内における反射領域Ｅ１１に対応するカラーフィルタ基板９２の構成は次の通りである。

下側基板１と同一の材料によりなる上側基板２上であって、かつ、反射領域Ｅ１１に対応する位置には、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層６が形成されている。各着色層６の厚さはｄ３に設定されている。着色層６は、透過領域Ｅ１０と反射領域Ｅ１１とで均一な色を表示させる機能を有する開口６ａを有する。相隣接する着色層６を区画する位置には、黒色遮光層ＢＭが形成されている。着色層６上には、樹脂材料などよりなるオーバーコート層１８が形成されている。オーバーコート層１８の厚さはｄ４に設定される。オーバーコート層１８の厚さｄ４をサブ画素ＳＧごとに調整することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各反射領域Ｅ１１に対応する液晶層４の厚さ（セル厚）ｄ２を、サブ画素ＳＧごとに変えることができる。オーバーコート層１８等の上には、共通電極８が形成されている。

以上に述べた反射領域Ｅ１１に対応する素子基板９１と、当該反射領域Ｅ１１に対応するカラーフィルタ基板９２とは液晶層４を介して対向している。そして、反射領域Ｅ１１に対応する液晶層４の厚さは、上記したようにｄ２に設定されている。

次に、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの１つのサブ画素領域ＳＧ内における透過領域Ｅ１０の構成について説明する。

下側基板１上には、図５（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層５０が形成されている。ゲート絶縁層５０上には、パシベーション層５１が形成されている。パシベーション層５１上には、樹脂層１７が形成されている。上記したように、反射領域Ｅ１１に形成された樹脂層１７は、その表面上に微小な凹凸が形成されているのに対し、透過領域Ｅ１０に形成された樹脂層１７は、その表面上に微小な凹凸は形成されていない。即ち、透過領域Ｅ１０に形成された樹脂層１７の表面は略平坦性を有するように形成されている。樹脂層１７上には、画素電極１０が形成されている。

一方、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの１つのサブ画素領域ＳＧ内における透過領域Ｅ１０に対応するカラーフィルタ基板９２の構成は次の通りである。上側基板２上には、着色層６が形成されている。その各着色層６上には、厚さｄ５のオーバーコート層１８が形成されている。オーバーコート層１８は、厚さｄ５を調整することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各透過領域Ｅ１０に対応する液晶層４の厚さ（セルの厚さ）ｄ１をサブ画素ＳＧごとに変えることができる。オーバーコート層１８上には、共通電極８が形成されている。また、上側基板２の外面上には位相差板１１が配置されていると共に、位相差板１１の外面上には偏光板１２が配置されている。

以上に述べた透過領域Ｅ１０に対応する素子基板９１と、当該透過領域Ｅ１０に対応するカラーフィルタ基板９２とは液晶層４を介して対向している。また、各サブ画素ＳＧにおいて、透過領域Ｅ１０のオーバーコート層１８の厚さｄ５と、反射領域Ｅ１１のオーバーコート層１８の厚さｄ４とが異なるように設定されている。これにより、透過領域Ｅ１０の液晶層４の厚さｄ１は、反射領域Ｅ１１の液晶層４の厚さｄ２より大きくなっており、いわゆるマルチギャップ構造をなしている。

これに加えて、透過領域Ｅ１０の液晶層４の厚さｄ１は、図１の説明において述べたように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗのサブ画素ＳＧにおいてそれぞれｄｒ、ｄｇ、ｄｂ、ｄｗの値をとる。また、反射領域Ｅ１１の液晶層４の厚さｄ２も、厚さｄ１と同様にしてサブ画素ＳＧごとに値が設定される。したがって、液晶層４のセル厚は、最大で８つの異なる値をとることとなる。厚さｄ２をサブ画素ごとに異ならせる趣旨は、厚さｄ１についての趣旨と同様であるので、本稿では厚さｄ１（ｄｒ、ｄｇ、ｄｂ、ｄｗ）に関連する事項についてのみ説明する。

（セル厚の大きさと透過率の関係）
次にセル厚の大きさと透過率の関係について述べる。図６は、一般的な液晶表示装置における、各色のサブ画素での印加電圧と透過率の関係を示すグラフである。この一般的な液晶表示装置は、ＲＧＢの各色のサブ画素より構成され、ノーマリーホワイトの液晶表示装置である。また、この一般的な液晶表示装置において、ＲＧＢの各色のサブ画素におけるセル厚は、すべて同じ一定の厚さとされている。ここで、横軸は、サブ画素における画素電極１０と共通電極８の間に印加される印加電圧の大きさを示し、縦軸は、ＲＧＢの各色のサブ画素における光の透過率を示している。ここで、ＲＧＢのサブ画素の光の透過率は、液晶層４の液晶の配向状態によって決まる。

図６において、印加電圧を上げていくと、ある一定の電圧Ｖｃまでは、Ｒのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｂのサブ画素のそれぞれにおける光の透過率に変化はない。しかしながら、印加電圧が電圧Ｖｃよりも大きくなる場合、即ち中間調表示の場合、液晶層４の液晶の配向状態が変化し、Ｒのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｂのサブ画素のそれぞれにおける光の透過率もそれに伴い変化する。印加電圧が電圧Ｖｃよりも大きくなる場合、各色のサブ画素における光の透過率を示す曲線（以下、単に「ＶＴカーブ」と称す）は急激に下がる特性を示す。即ち、各色のサブ画素における光の透過率は低下する。各色のサブ画素におけるＶＴカーブの下がり方の特性は、各色のサブ画素ごとに異なり、Ｒのサブ画素における透過率の低下が最も大きく、Ｂのサブ画素における透過率の低下が最も小さい。従って、印加電圧が電圧Ｖｃよりも大きくなる場合、各色のサブ画素の透過率は、高い順に、Ｂのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｒのサブ画素の順となる。従って、一般的な液晶表示装置では、上記のように各サブ画素のセル厚が等しい場合には、同じ階調の中間調表示において全画素の表示を行うと常に青みがかった白色表示となる。

なお、横軸を、反射電極５と共通電極８の間に印加される印加電圧の大きさとし、縦軸をサブ画素の光の反射率としても、サブ画素の光の反射率は、液晶層４の液晶の配向状態によって決まる値なので、図６と同様の特性を示すグラフとなる。従って、この場合においても、印加電圧が電圧Ｖｃよりも大きくなる場合における各色のサブ画素の透過率は、高い順に、Ｂのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｒのサブ画素の順となる。従って、このときも、各サブ画素のセル厚が等しい場合には、同じ階調の中間調表示において全画素の表示を行う場合、常に青みがかった白色表示となる。

そこで、このような色づきを抑えるために、本実施形態に係る液晶表示装置１００では、液晶層４の複屈折率Δｎとセル厚の厚さｄの積で規定されるリタデーション値Δｎ・ｄを、Ｒ≧Ｇ≧Ｂとなるように設定する。具体的には、Ｒの光の波長をλｒ(６５０ｎｍ程度)、Ｇの光の波長をλｇ(５５０ｎｍ程度)、Ｂの光の波長をλｂ(４００ｎｍ程度)、λｒ、λｇ、λｂにおける液晶層４の複屈折率をそれぞれΔｎｒ、Δｎｇ、Δｎｂとし、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのサブ画素ＳＧのセル厚をｄｒ、ｄｇ、ｄｂとすると、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値と光の波長との比Δｎｒ・ｄｒ／λｒ、Δｎｇ・ｄｇ／λｇ、Δｎｂ・ｄｂ／λｂは、それぞれ同じ大きさの値に設定される。ここで、液晶層４の複屈折率Δｎは、通過する光の波長によって異なるが、ほぼ一定である。従って、各色のサブ画素ＳＧにおけるセル厚は、ｄｒ≧ｄｇ≧ｄｂ（但し、ｄｒ＝ｄｇ＝ｄｂとなることはない）の関係が成立する。なお、各色のサブ画素ＳＧのリタデーション値の範囲としては、３６０ｎｍ≦Ｒ（＝Δｎｒ・ｄｒ）≦７００ｎｍ、３４０ｎｍ≦Ｇ（＝Δｎｇ・ｄｇ）≦６００ｎｍ、３４０ｎｍ≦Ｂ（＝Δｎｂ・ｄｂ）≦５００ｎｍとなる。

このようにＲＧＢの各色のサブ画素ＳＧのセル厚を設定することで、各色のサブ画素ＳＧを出光する光は、液晶層４を通過するとき、干渉により強め合わされる。これにより、本実施形態に係る液晶表示装置１００では、図６に示した各色のサブ画素ＳＧのＶＴカーブを一致させることができ、サブ画素ＳＧに印加される印加電圧の大きさが、電圧Ｖｃ以上となる値であっても、白色表示の際の色づきを抑えることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置１００では、さらにＷのサブ画素ＳＧを有する。Ｗのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｗ・ｄｗは、Ｒの光の波長λｒとＢの光の波長λｂの間に設定される。即ち、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるセル厚ｄｗは、ｄｒ≧ｄｗ≧ｄｂ（但し、ｄｒ＝ｄｗ＝ｄｂとなることはない）の関係が成立する値に設定される。Ｗのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｗ・ｄｗを、Ｒの光の波長λｒに近い値に設定すれば、白色表示時において、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるＲの光の透過効率が高まり、赤みがかった白色表示となる。同様に、Ｂの光の波長λｂに近い値に設定すれば、白色表示時において、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるＢの光の透過効率が高まり、青みがかった白色表示となる。このように、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｗ・ｄｗを調整することで、即ち、セル厚ｄｗを調整することで、ホワイトバランスを所定の色温度の状態に設定することができ、ユーザにとって所望の白色表示を実現することができる。

（ホワイトバランスの調整の応用例）
本実施形態の液晶表示装置１００は、図３（ａ）に示すように、表示画素ＡＧにおけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗのサブ画素ＳＧの面積がすべて等しい。このような場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のサブ画素ＳＧの面積比に起因したホワイトバランスのずれは生じない。このため、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｗ・ｄｗの調整においては、λｒに近づけて赤みがかった白表示としたり、λｂに近づけて青みがかった白表示としたりする必要はない。したがって、Ｗのサブ画素ＳＧのセル厚ｄｗは、視感度が最も高く輝度を確保しやすいＧの波長に近い値、即ち、ｄｒ≧ｄｗ≒ｄｇ≧ｄｂ（但し、ｄｒ＝ｄｗ＝ｄｂとなることはない）となる値に設定する。もしくは、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｗ・ｄｗは、Ｇのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｇ・ｄｇと等しくなるように設定する。このような構成によれば、輝度の高い表示を行うことができる。

下表１は、液晶表示装置１００において、Ｇのサブ画素ＳＧのセル厚ｄｇを３．０μｍで一定とした場合に、Ｗのサブ画素ＳＧのセル厚ｄｗを２．６μｍまたは３．０μｍとしたときの輝度を比較したものである。この表より、セル厚ｄｗをセル厚ｄｇと等しくする（すなわち３．０μｍとする）ことによって、表示の輝度が高まることがわかる。

＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置２００について説明する。液晶表示装置２００は、各表示画素ＡＧにおけるサブ画素ＳＧの配列構造が第１の実施形態の液晶表示装置１００と異なるものである。その他の構成については液晶表示装置１００と同様であるので、以下の説明に用いる各図においては、液晶表示装置１００と同一の構成要素には同一の符号を付すことにして説明は省略する。

（液晶表示装置の構成）
図７は、本実施形態に係る液晶表示装置２００の概略構成を模式的に示す平面図である。液晶表示装置２００は、各表示画素ＡＧが２行×３列の６つのサブ画素ＳＧからなる点で液晶表示装置１００と異なる。

液晶表示装置２００における表示画素ＡＧ内のサブ画素ＳＧの配列構造を、図８に示す。表示画素ＡＧは、２行３列のサブ画素ＳＧを有し、２つのＲのサブ画素ＳＧ、２つのＧのサブ画素ＳＧ、１つのＢのサブ画素ＳＧ、１つのＷ（非着色又は白色）のサブ画素ＳＧの６つのサブ画素ＳＧより構成される。より詳しくは、第１行はＲＢＧ、第２行はＧＷＲの順にそれぞれ配列されている。液晶表示装置２００の画素表示領域２０（図７参照）には、こうした表示画素ＡＧがマトリクス状に繰り返し配列されている。ここで、液晶表示装置２００における表示画素ＡＧは、サブ画素ＳＧの配列についての繰り返しの最小単位といった意味をもつものであって、表示の最小単位を意味するものではない。液晶表示装置２００は、液晶表示装置１００と同様に、レンダリングを用いて表示を行う。

ここで、Ｂのサブ画素ＳＧの数がＲやＧのサブ画素ＳＧの数に比較して少ない理由は、Ｂのサブ画素ＳＧはＧやＲと比較して輝度情報をあまり担っておらず、色のバランスをとっているに過ぎないため、Ｗのサブ画素ＳＧに代えることで格段に輝度を向上することができるからである。このように、表示画素ＡＧの画素配列構造では、ＲＧＢの各サブ画素ＳＧを液晶表示装置上で均等に配置するのではなく、ＲＧＢそれぞれのサブ画素ＳＧの面積および配置を、人間の色に対する視覚特性を考慮して最適化されている。そのため、図８に示す表示画素ＡＧを有する液晶表示装置２００では、一般的な液晶表示装置に比べて少ないサブ画素数で人間の視覚にとって高画質の表示を実現することができる。

（ホワイトバランスの調整の応用例）
図８に示す表示画素ＡＧでは、Ｂのサブ画素ＳＧの数が、ＲやＧのサブ画素ＳＧの数に比較して少ないので、表示画素ＡＧ全体から見ると、Ｂのサブ画素ＳＧの面積は、ＲやＧのサブ画素ＳＧの面積に比較して小さくなる。具体的には、表示画素ＡＧは、ＲＧＢのサブ画素ＳＧのうちのＢのサブ画素ＳＧとＷのサブ画素ＳＧの合計面積が、他の２色のサブ画素ＳＧの各々の面積と略等しく構成されている。図８に示す表示画素ＡＧでは、一例として、表示画素ＡＧは、前記ＲＧＢ及び非着色の各色のサブ画素ＳＧの面積の比率が２：２：１：１とされている。このような画素配列構造の表示画素ＡＧを有する液晶表示装置２００において、白色表示を行う場合、Ｂの色の光が不足するので、黄色みがかった白色表示となる。本実施形態に係る液晶表示装置２００では、このような白色表示における色付きを抑えるために、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｗ・ｄｗをＢのサブ画素ＳＧにおけるリタデーション値Δｎｂ・ｄｂに近い値に設定することとする。つまり、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるセル厚を調整して、Ｂのセル厚とほぼ等しく設定する。これにより、Ｗのサブ画素ＳＧより出光する光は、Ｂの色の成分が強調され、不足しているＢの色の光を補うことができ、Ｂのサブ画素ＳＧの面積が小さいことによって発生する白色表示における上述した色付きを抑えることができる。このようにすることで、Ｗのサブ画素ＳＧにおけるセル厚を調整して、Ｂの光の成分を強調することにより、表示画素ＡＧにおけるＢの色の光を補うことができ、白色表示の色付きを抑えることができる。

下表２は、液晶表示装置２００において、Ｂのサブ画素ＳＧのセル厚ｄｂを２．６μｍで一定とした場合に、Ｗのサブ画素ＳＧのセル厚ｄｗを３．０μｍまたは２．６μｍとしたときの白表示の色度座標を示したものである。また、図９は、表２の色度座標をｘ−ｙ座標上にプロットしたものである。これらの表および図から、セル厚ｄｗをセル厚ｄｂと等しく（２．６μｍに）することによって、白表示の色座標が白点に近付くことがわかる（図９中の破線の矢印）。

上述した応用例では、Ｂのサブ画素ＳＧの面積が、他の色のサブ画素ＳＧに比較して小さい場合について述べたが、Ｂのサブ画素ＳＧに限らず、他の色のサブ画素ＳＧの面積が小さい場合にも、本発明の手法を用いることができるのは言うまでもない。このとき、表示画素ＡＧは、ＲＧＢのサブ画素ＳＧのうちの１色のサブ画素ＳＧとＷのサブ画素ＳＧの合計面積が、他の２色のサブ画素ＳＧの各々の面積と略等しく構成されている。この場合、Ｗのサブ画素ＳＧのセル厚を調整して、Ｗのサブ画素ＳＧのセル厚を、表示画素ＡＧでのサブ画素ＳＧの面積が最も小さい色のセル厚にほぼ等しくなるように設定する。このようにすることで、Ｗのサブ画素ＳＧから出光される光は、表示画素ＡＧでのサブ画素ＳＧの面積が最も小さい色の光の成分を強調して出光することができ、表示画素ＡＧにおけるその色の光の不足分を補うことができる。このように、Ｗのサブ画素ＳＧのセル厚を、サブ画素ＳＧの面積が最も小さい色のセル厚とほぼ等しく設定することにより、白色表示におけるホワイトバランスを所定の色温度の状態に設定することができ、白色表示における色付きを抑えることができる。

（電子機器）
次に、本実施形態に係る液晶表示装置１００（液晶表示装置２００を含む。以下同じ。）を適用可能な電子機器の具体例について図１０を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る液晶表示装置１００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１０（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本実施形態に係る液晶表示装置１００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１０（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本実施形態に係る液晶表示装置１００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本実施形態に係る液晶表示装置１００を適用可能な電子機器としては、図１０（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１０（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

液晶表示装置の構成を示す断面図。 液晶表示装置の構成を示す平面図。 表示画素の画素配列構造の一例を示す図。 サブ画素の構成を示す平面図であり、（ａ）は、素子基板の構成を示す部分拡大平面図、（ｂ）は、カラーフィルタ基板の構成を示す部分拡大平面図。 （ａ）は、図４における切断線Ａ−Ａ’に沿った部分断面図、（ｂ）は、図４における切断線Ｂ−Ｂ’に沿った部分断面図。 一般的な液晶表示装置における印加電圧と透過率の関係を示すグラフ。 液晶表示装置の構成を示す平面図。 表示画素の画素配列構造の一例を示す図。 ホワイトバランス調整の効果を示す図。 本発明に係る液晶表示装置を適用した電子機器の例を示す図。

符号の説明

１…下側基板、２…上側基板、４…液晶層、５…反射電極、６…着色層、８…共通電極、１０…画素電極、１８…オーバーコート層、２１…ＴＦＴ素子、９１…素子基板、９２…カラーフィルタ基板、ＡＧ…表示画素、ＳＧ…サブ画素、ＢＭ…黒色遮光層、１００，２００…液晶表示装置、７１０…電子機器としてのパーソナルコンピュータ、７２０…電子機器としての携帯電話機。

Claims (2)

1. 一対の基板と、
   ＲＧＢ及び非着色の４つのサブ画素を有して構成され、前記ＲＧＢ及び非着色の各サブ画素の面積の比率が２：２：１：１となる構成を有する表示画素と、
   前記一対の基板の間に挟持される液晶層と、を備え、
   前記ＲＧＢ及び非着色の４つのサブ画素で、前記液晶層のセル厚を調整することによって、
   前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、非着色の各サブ画素は、夫々のセル厚の大きさをｄｒ、ｄｇ、ｄｂ、ｄｗとすると、ｄｒ≧ｄｇ≧ｄｗ≒ｄｂ（但し、ｄｒ＝ｄｗ＝ｄｂとなることはない）となる関係を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置を表示部として用いることを特徴とする電子機器。

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