JPH08262426A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来考えられている電圧制御方式のように分割
電極にそれぞれ異なる電圧値の駆動信号を供給すること
なく、液晶分子の立上り配向状態を各画素内において部
分的に異ならせて視野角を改善することができる、広視
野角でかつ表示駆動が簡単な液晶表示素子を提供する。 【構成】カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを設け
た基板２側の電極を、カラーフィルタの下側と上側とに
設けるとともに、カラーフィルタの上側の電極１１を各
画素ＤR ，ＤG ，ＤB の所定の領域に対応させ、カラー
フィルタの下側の電極１２を各画素ＤR ，ＤG ，ＤB の
他の領域に対応させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示素子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子としては、一般に、ＴＮ
（ツイステッド・ネマティック）モード、またはＳＴＮ
（スーパー・ツイステッド・ネマティック）モードのも
のが利用されている。

【０００３】上記ＴＮモードおよびＳＴＮモードの液晶
表示素子は、電極と配向膜とを設けた一対の基板間に液
晶を挟持し、かつ前記液晶の分子を両基板間においてツ
イスト配向させたものであり、多色カラー画像を表示す
る液晶表示素子では、前記一対の基板のいずれかに、複
数の色、例えば赤，緑，青の三色のカラーフィルタを設
けている。

【０００４】ところで、ＴＮモードやＳＴＮモードのよ
うな液晶分子をツイスト配向させている液晶表示素子
は、視野角が狭いという問題をもっている。これは、液
晶表示素子のΔｎ・ｄ（液晶の屈折率異方性Δｎと液晶
層厚Ｄとの積）が視角（表示の観察角）によって見かけ
上変化するためであり、したがって、一方の基板の電極
と他方の基板の電極との間に印加する電圧が同じであっ
ても、つまり基板面に対する液晶分子の立上がり角が同
じであっても、光の透過率（表示の明るさ）は視角によ
って異なるから、上記液晶表示素子の電圧−透過率特性
には視角依存性が生じる。

【０００５】そして、この視角依存性は、電極間への印
加電圧が、液晶のしきい値電圧Ｖth以下、あるいは液晶
分子が基板面に対してほぼ垂直に近い状態まで立上がり
配向する電圧Ｖa 以上であるときは比較的小さいが、Ｖ
thとＶa の間の値の電圧では視角依存性が大きくなるた
め、明るさに階調をもたせた階調表示を行なわせると、
中間調の表示の明るさが視角によって大きく変化し、極
端なコントラスト低下や階調の反転等を生じてしまう。

【０００６】このため、従来の液晶表示素子は、その表
示を良好な品位の画像として観察できる視角の範囲が限
られ、したがって視野角が狭いという問題をもってい
る。そこで従来から、上記液晶表示素子の視野角を改善
する手段として、配向制御方式と、電圧制御方式とが提
案されている。

【０００７】上記配向制御方式は、液晶表示素子の一方
または両方の基板に、液晶分子を１つの画素の領域内に
おいて部分的に異なるプレチルト角で配向させる配向処
理をそれぞれの画素ごとに施すことにより、液晶分子の
初期配向状態を各画素領域の内で部分的に異ならせ、電
極間に電圧を印加したときの液晶分子の立上がり角が異
なる領域を１つの画素の中に形成するようにしたもので
ある。

【０００８】また、上記電圧制御方式は、液晶表示素子
の一方の基板の電極を各画素ごとに複数の電極に分割
し、これら各分割電極と他方の基板の電極との間にそれ
ぞれ異なる電圧値の駆動信号を印加することにより、液
晶分子の立上がり角を画素の各部において異ならせるよ
うにしたものである。

【０００９】すなわち、上記配向制御方式および電圧制
御方式は、各画素における液晶分子の立上がり配向状態
を部分的に変えることによって、視角による見かけ上の
Δｎ・ｄの変化を画素の各部において異ならせたもので
あり、このようにすれば、視角が変化しても画素全体で
の平均的なΔｎ・ｄの値はあまり変化しないから、電圧
−透過率特性の視角依存性が軽減されて、視野角が広く
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記配向制御
方式は、液晶分子を各画素においてそれぞれ部分的に異
なるプレチルト角で配向させるための配向処理が困難で
あり、したがって、実用化が難しいという問題をもって
いる。

【００１１】一方、上記電圧制御方式では、配向処理が
通常の処理でよく、また分割電極も現在のフォトリソグ
ラフィ技術で形成できるため、実用化が可能であるが、
この電圧制御方式では、各分割電極にそれぞれ異なる電
圧値の駆動信号を供給しなければならないため、液晶表
示素子の駆動制御が複雑になってしまう。

【００１２】この発明の目的は、従来考えられている電
圧制御方式のように分割電極にそれぞれ異なる電圧値の
駆動信号を供給することなく、液晶分子の立上り配向状
態を各画素内において部分的に異ならせて視野角を改善
することができる、広視野角でかつ表示駆動が簡単な液
晶表示素子を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、電極と配向
膜とを設けた一方の基板と、電極と複数の色カラーフィ
ルタと配向膜とを設けた他方の基板との間に液晶を挟持
し、かつ前記液晶の分子を両基板間においてツイスト配
向させた液晶表示素子において、カラーフィルタを設け
た基板側の電極を、前記カラーフィルタの下側と上側と
に設けるとともに、前記カラーフィルタの上側の電極を
各画素の所定の領域に対応させ、前記カラーフィルタの
下側の電極を前記各画素の他の領域に対応させたことを
特徴とするものである。

【００１４】この液晶表示素子において、各画素におけ
るカラーフィルタの下側の電極と上側の電極とは、同じ
駆動信号を印加する電極であり、したがって、これら電
極は電気的に接続しておけばよい。

【００１５】また、前記カラーフィルタの厚さは約１．
２μｍ〜約２．０μｍであるのが好ましく、各画素にお
けるカラーフィルタの下側の電極が対応する領域の面積
Ｓ1と上側の電極が対応する領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1
：Ｓ2 は約２：８〜約５：５であるのが好ましい。

【００１６】例えば、カラーフィルタの厚さを約１．４
μｍとする場合は、各画素におけるカラーフィルタの下
側の電極が対応する領域の面積Ｓ1 と上側の電極が対応
する領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2 を約３：７とする
のが望ましい。

【００１７】ただし、カラーフィルタが赤，緑，青の三
色のフィルタであり、これらカラーフィルタの厚さをそ
れぞれ約１．４μｍとする場合は、各画素におけるカラ
ーフィルタの下側の電極が対応する領域の面積Ｓ1 と上
側の電極が対応する領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2
を、赤色フィルタおよび緑色フィルタが対応する画素に
おいて約３：７、青色フィルタが対応する画素において
約４：６とするのが望ましい。

【００１８】また、カラーフィルタの厚さを約１．８μ
ｍとする場合は、各画素におけるカラーフィルタの下側
の電極が対応する領域の面積Ｓ1 と上側の電極が対応す
る領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2 は約５：５でよい。

【００１９】なお、カラーフィルタが赤，緑，青の三色
のフィルタである場合は、これらカラーフィルタのう
ち、赤色フィルタおよび緑色フィルタの厚さを約１．８
μｍ、青色フィルタの厚さを約１．４μｍとするのが望
ましい。その場合でも、各画素におけるカラーフィルタ
の下側の電極が対応する領域の面積Ｓ1 と上側の電極が
対応する領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2 は約５：５で
よい。

【００２０】

【作用】この発明の液晶表示素子においては、各画素に
おける一方の基板の電極と他方の基板のカラーフィルタ
の下側および上側の電極との間に印加される電圧が同じ
であっても、各画素の液晶に印加される有効な電圧が、
前記カラーフィルタの下側の電極が対応する領域と、前
記カラーフィルタの上側の電極が対応する領域とで異な
るため、これらの領域の液晶分子が異なる立上がり状態
に配向する。

【００２１】このため、この液晶表示素子によれば、液
晶分子の立上り配向状態を各画素内において部分的に異
ならせて視野角を改善し、広い視野角が得ることができ
るし、また、各画素におけるカラーフィルタの下側の電
極と上側の電極とに印加する駆動信号が同じ信号でよ
く、したがって従来考えられている電圧制御方式のよう
に分割電極にそれぞれ異なる電圧値の駆動信号を供給す
る必要はないから、表示駆動を簡単に行なうことができ
る。

【００２２】

【実施例】図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示し
ており、図１は液晶表示素子の一部分の断面図、図２は
そのカラーフィルタを設けた基板の配向膜を省略した平
面図である。

【００２３】この実施例の液晶表示素子は、ＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）を能動素子とするアクティブマトリッ
クス型のものであり、ガラス等からなる一対の透明基板
のうち、図１において上側の基板（以下、上基板とい
う）１には、行方向および列方向に配列されたＩＴＯ膜
等の透明導電膜からなる複数の画素電極３と、これら画
素電極３にそれぞれ対応する複数のＴＦＴ４とが設けら
れるとともに、その上に配向膜１０が形成されている。

【００２４】上記ＴＦＴ４は、基板１上に形成されたゲ
ート電極５と、このゲート電極５を覆うゲート絶縁膜６
と、このゲート絶縁膜６の上に前記ゲート電極５と対向
させて形成されたｉ型半導体膜７と、このｉ型半導体膜
７の両側部の上にｎ型半導体膜（図示せず）を介して形
成されたソース電極８およびドレイン電極９とからなっ
ている。

【００２５】なお、図１では省略しているが、上記上基
板１には、各行のＴＦＴ４にゲート信号を供給するゲー
トラインと、各列のＴＦＴ４にデータ信号を供給するデ
ータラインとが設けられており、前記ゲートラインは基
板１上に配線され、ＴＦＴ４のゲート電極は前記ゲート
ラインに一体に形成されている。

【００２６】また、上記ＴＦＴ４のゲート絶縁膜（透明
膜）６は、基板１のほぼ全面にわたって形成されてお
り、上記データラインはゲート絶縁膜６の上に配線され
てＴＦＴ４のドレイン電極に接続され、画素電極３はゲ
ート絶縁膜６の上に形成されてＴＦＴ４のソース電極に
接続されている。

【００２７】一方、図１において下側の基板（以下、下
基板という）２には、上記上基板１の全ての画素電極３
に対向する１枚膜状の第１の対向電極１１および前記画
素電極３に対してそれぞれ部分的に対向する第２の対向
電極１２と、複数の色、例えば赤，緑，青の三色のカラ
ーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと、一般にブラック
マトリックスと呼ばれる遮光膜１４とが設けられるとと
もに、その上に配向膜１５が形成されている。

【００２８】上記第１および第２の対向電極１１，１２
は、いずれもＩＴＯ膜等の透明導電膜からなっており、
一枚膜状の第１の対向電極１１はカラーフィルタ１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの下側に設けられ、第２の対向電極
１２は上記カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの上
側に設けられている。

【００２９】すなわち、上記第１の対向電極（以下、下
側対向電極という）１１は、下基板２の上に形成されて
おり、この下側対向電極１１の上に上記遮光膜１４とカ
ラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとが設けられ、こ
のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの上に上記第
２の対向電極１２が形成されている。

【００３０】なお、上記遮光膜１４は、Ｃr （クロム）
等の導電性金属膜からなっており、上基板１の各画素電
極３，３にそれぞれ対応する部分が開口した格子状パタ
ーンに形成されている。

【００３１】また、上記カラーフィルタ１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂは、各画素電極列にそれぞれ対応するストラ
イプ状に形成され、赤色フィルタ１３Ｒ、緑色フィルタ
１３Ｇ、青色フィルタ１３Ｂの順に交互に並べて設けら
れている。このカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ
は、上記遮光膜１４によって規制される各画素ＤR ，Ｄ
G ，ＤB の幅（遮光膜１４の開口幅）より若干広幅に形
成されており、その両側縁は遮光膜１４の上に重なって
いる。

【００３２】そして、上記第２の対向電極（以下、上側
対向電極という）１２は、各色のカラーフィルタ１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの片側部分の上に、前記カラーフィ
ルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの長さ方向に沿わせて設け
られており、これら上側対向電極１２はそれぞれ、隣接
するカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ相互間の間
隙部において、上記遮光膜１４を介して上記下側対向電
極１１に電気的に接続されている。なお、この上側対向
電極１２は、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの
片側部分の上面から側面にわたって形成されており、フ
ィルタ側面に形成された部分の下端において遮光膜１４
に接続されている。

【００３３】また、上記各色のカラーフィルタ１３Ｒ，
１３Ｇ，１３Ｂは、約１．２μｍ〜約２．０μｍの厚さ
に形成されており、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における上
記下側対向電極１１が対応する領域（図２おいて右上が
りの平行斜線を施した領域）の面積Ｓ1 と上側対向電極
１２が対応する領域（図２おいて左上がりの平行斜線を
施した領域）の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2 は、約２：８
〜約５：５とされている。

【００３４】なお、この実施例では、全ての色のカラー
フィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを約１．４μｍの厚さ
に形成するとともに、前記上側対向電極１２をその各画
素ＤR ，ＤG ，ＤB 内における幅が画素幅の約３０％に
なるように形成して、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における
下側対向電極１１が対応する領域の面積Ｓ1 と、上側対
向電極１２が対応する領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2
を、約３：７としている。

【００３５】そして、両基板１，２は、その電極３およ
び１１，１２等を形成した面を互いに対向させた状態で
図示しない枠状のシール材を介して接合されており、こ
れら両基板１，２間の間隙に、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶１６が挟持されている。

【００３６】このネマティック液晶１６には、左旋性ま
たは右旋性の光学活性物質（例えばカイラル液晶）が添
加されており、この液晶１６の分子は、両基板１，２側
においてその配向膜１０，１５面に対しあるプレチルト
角をもってその配向処理方向に配向され、両基板１，２
間において所定のツイスト角（ＴＮモードではほぼ９０
°、ＳＴＮモードでは１８０〜２７０°）でツイスト配
向している。なお、前記配向膜１０，１５は、ポリイミ
ド系配向材等の水平配向材で形成されており、その膜面
にはラビングによる配向処理が施されている。

【００３７】上記液晶表示素子は、その両面（両基板
１，２の外面）に配置される一対の偏光板（図示せず）
との組合わせにより光の透過を制御して画像を表示する
もので、液晶表示素子への入射光（例えばバックライト
からの光）は、一方の偏光板により直線偏光されて液晶
層に入射し、この液晶層を透過する過程で複屈折作用を
受け、その光のうち、他方の偏光板を透過する偏光成分
の光がこの偏光板を透過して出射する。

【００３８】また、この液晶表示素子は、その下基板２
の下側対向電極１１とこの下側対向電極１１に電気的に
接続されている上側対向電極１２とに同じ駆動信号（基
準電位の信号）を印加するとともに、上基板１の各ゲー
トラインに順次ゲート信号を供給し、それに同期させて
各データラインにデータ信号を供給することにより、Ｔ
ＦＴ４を介して各画素電極３に前記データ信号の電位に
対応する駆動電圧を印加することによって駆動される。

【００３９】この場合、液晶１６の分子は、各画素電極
３と対向電極１１，１２との間に印加される電圧に応じ
て立上り配向し、この液晶分子の配向状態の変化に応じ
て液晶層での光の複屈折作用が変化するため、電極間へ
の印加電圧を、液晶のしきい値電圧Ｖthと、液晶分子が
基板面に対してほぼ垂直に近い状態まで立上がり配向す
る電圧Ｖa との間において制御することにより、明るさ
に階調をもたせた階調表示を行なわせることが可能であ
る。

【００４０】そして、この液晶表示素子においては、各
画素ＤR ，ＤG ，ＤB における上基板１の画素電極３と
下基板２のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの下
側および上側の対向電極１１，１２との間に印加される
電圧が同じであっても、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB の液晶
１６に印加される有効な電圧が、下側対向電極１１が対
応する領域と、上側対向電極１２が対応する領域とで異
なるため、これら２つの領域の液晶分子が異なる立上が
り状態に配向する。

【００４１】すなわち、液晶分子は印加される電界の強
さに応じた立上り角で立上り配向する。しかし、上記液
晶表示素子では、画素電極３と下側対向電極１１との
間、および画素電極３と上側対向電極１２との間には同
じ電圧が印加されるが、下側対向電極１１が対応する領
域の液晶１６に印加される有効な電圧はカラーフィルタ
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのインピーダンスによる電圧降
下を生じた電圧であり、上側対向電極１１が対応する領
域の液晶１６に印加される有効な電圧はカラーフィルタ
での電圧降下がない高い電圧であるため、各画素におけ
る液晶分子の立上り角（基板１，２面に対する角度）
は、下側対向電極１１が対応する領域では小さく、上側
対向電極１２が対応する領域では大きい。

【００４２】このため、この液晶表示素子によれば、電
圧を印加したときの液晶分子の立上り配向状態が各画素
ＤR ，ＤG ，ＤB 内の２つの領域において互いに異な
り、したがって視角による見かけ上のΔｎ・ｄの値の変
化、つまり電圧−透過率特性の視角依存性が前記２つの
領域で異なるから、画素全体での見かけ上の視角依存性
が軽減され、階調表示における中間調の表示の際にも広
い視野角が得られる。

【００４３】なお、液晶表示素子の画素の大きさ（面
積）は、通常の観察距離からは人間の目では１つ１つの
画素を認識することができない極く小さな大きさであ
り、例えばパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器用のも
のでも画素幅が１００μｍ〜２００μｍ程度であるた
め、上記２つの領域は人間の目の分解能では認識でき
ず、したがって、上記液晶表示素子の各画素ＤR ，ＤG
，ＤB は、その２つの領域の出射光の強度を平均した
明るさの画素として認識される。

【００４４】そして、上記液晶表示素子においては、各
画素ＤR ，ＤG ，ＤB におけるカラーフィルタ１３Ｒ，
１３Ｇ，１３Ｂの下側の対向電極１１と上側の対向電極
１２とに印加する駆動信号が同じ信号でよいため、従来
考えられている電圧制御方式のように分割電極にそれぞ
れ異なる電圧値の駆動信号を供給する必要はなく、した
がって、表示駆動を簡単に行なうことができる。

【００４５】また、上記実施例では、カラーフィルタ１
３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを約１．４μｍの比較的薄い厚さ
に形成しているが、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における下
側対向電極１１が対応する領域と上側対向電極１２が対
応する領域との面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を約３：７としている
ため、広い視角範囲にわたって、階調反転のない良好な
表示を得ることができる。

【００４６】すなわち、上記液晶表示素子においては、
カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの下側の対向電
極１１が対応する領域の面積Ｓ1 と上側の対向電極１２
が対応する領域の面積Ｓ2 とをほぼ同じ（Ｓ1 ：Ｓ2 ＝
約５：５）にするのが設計上便利であるが、カラーフィ
ルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを約１．４μｍの比較的薄
い厚さに形成した場合は、前記面積比Ｓ1 ：Ｓ2 が約
５：５であると、液晶表示素子の視角による電圧−透過
率特性の変化が充分な単調変化とはならずに、ある程度
以上の視角で表示を観察したときに、階調の反転を生じ
てしまう。

【００４７】しかし、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，
１３Ｂの下側の対向電極１１が対応する領域の面積Ｓ1
を、上側の対向電極１２が対応する領域の面積Ｓ2 より
小さくすれば、視角による電圧−透過率特性の変化がよ
り単調変化となるため、大きな視角範囲にわたって、階
調反転のない良好な表示を得ることができる。

【００４８】なお、上記下側対向電極１１が対応する領
域の面積Ｓ1 をあまり小さくしすぎると、この領域の電
圧−透過率特性の視角依存性による影響がほとんど無く
なって広い視野角が得られる効果が小さくなるため、カ
ラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの厚さを約１．４
μｍとしたときの各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における２つ
の領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 は、上述したようにＳ1 ：Ｓ
2 ＝約３：７とするのが望ましい。

【００４９】図３は、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，
１３Ｂの厚さを約１．４μｍとし、各画素ＤR ，ＤG ，
ＤB における２つの領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を約３：７
とした上記実施例の液晶表示素子をＶ1 〜Ｖ8 の印加電
圧で駆動して８階調の表示を行なわせたときの、視角に
よる電圧−透過率特性の変化を示している。

【００５０】なお、図３に示した電圧−透過率特性は、
表示の観察方向が画面の上下方向に沿う線上にくるよう
に設計された液晶表示素子の特性であり、図において−
の視角は、液晶表示素子の法線（視角０°の方向）に対
する画面の下縁方向への角度を示し＋の視角は、前記法
線に対する画面の上縁方向への角度を示している。ま
た、透過率（Ｙ値）は、画面全体の平均的な透過率であ
る。

【００５１】この図３のように、上記実施例の液晶表示
素子は、視角による電圧−透過率特性の変化が、液晶表
示素子の法線に対し約−５０°〜約＋１５°の視角範囲
にわたってほとんど単調変化となっており、したがっ
て、前記法線に対し約−５０°〜約＋１５°の大きな視
角範囲にわたって、階調反転のない良好な表示が得られ
る。

【００５２】ただし、この液晶表示素子においても、そ
の表示を上記法線に対して画面の上縁方向から見ると、
視角が約１５°を越えた付近から、各印加電圧Ｖ1 〜Ｖ
8 に対する透過率の変化が逆になって階調反転を生ずる
が、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器やテレビジョ
ン受像機等の表示画面は、その法線付近または前記法線
に対し画面の下縁方向に若干傾いた方向から観察される
のが普通であり、したがって、約−５０°〜約＋１５°
の視角範囲にわたって階調反転のない良好な表示が得ら
れれば充分である。

【００５３】なお、上記第１の実施例では、全ての画素
ＤR ，ＤG ，ＤB の各領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 をそれぞ
れ約３：７としているが、この面積比Ｓ1 ：Ｓ2 は、カ
ラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの色に応じて異な
らせてもよい。

【００５４】すなわち、図４はこの発明の第２の実施例
を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施
例は、各色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの
厚さを約１．４μｍとした液晶表示素子において、赤色
フィルタ１３Ｒおよび緑色フィルタ１３Ｇが対応する画
素ＤR ，ＤG の各領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 をそれぞれ約
３：７とし、青色フィルタ１３Ｂが対応する画素ＤB の
各領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を約４：６としたものであ
る。

【００５５】また、図５はこの発明の第３の実施例を示
す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例
は、各色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの厚
さを約１．４μｍとした液晶表示素子において、赤色フ
ィルタ１３Ｒが対応する画素ＤR の各領域の面積比Ｓ1
：Ｓ2 を約３：７、青色フィルタ１３Ｂが対応する画
素ＤB の各領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を約４：６とすると
ともに、緑色フィルタ１３Ｇが対応する画素ＤG の各領
域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を、赤色フィルタ１３Ｒが対応す
る画素ＤR よりもＳ1 とＳ2 との差が小さく、青色フィ
ルタ１３Ｂが対応する画素ＤB よりもＳ1 とＳ2 との差
が大きい面積比としたものである。

【００５６】なお、図４および図５に示した液晶表示素
子は、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における２つの領域の面
積比Ｓ1 ：Ｓ2 をカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂの色に応じて異ならせたものであるが、その他の構成
は上述した第１の実施例と同じであるから、重複する説
明は図に同符号を付して省略する。

【００５７】図４に示した第２の実施例の液晶表示素子
によれば、各色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂが対応する画素ＤR ，ＤG ，ＤB のうち、青色フィル
タ１３Ｂが対応する画素ＤB の各領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ
2 を、赤色フィルタ１３Ｒおよび緑色フィルタ１３Ｇが
対応する画素ＤR ，ＤG の各領域よりもＳ1 とＳ2 との
差が小さい面積比としているため、上述した第１の実施
例よりも広い視角範囲にわたって階調反転のない良好な
表示が得られるし、また、各色の画素ごとに異なる電圧
−透過率特性を補償することができるので、表示される
多色カラー画像が、赤，緑，青の各色の画素の明るさの
差を補正した色バランスのよい画像となる。

【００５８】図５に示した第３の実施例の液晶表示素子
によれば、青色フィルタ１３Ｂが対応する画素ＤB の各
領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を、赤色フィルタ１３Ｒおよび
緑色フィルタ１３Ｇが対応する画素ＤR ，ＤG の各領域
よりもＳ1 とＳ2 との差が小さい面積比とするととも
に、さらに、緑色フィルタ１３Ｇが対応する画素ＤG の
各領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を、赤色フィルタ１３Ｒが対
応する画素ＤR の各領域よりもＳ1 とＳ2 との差が小さ
い面積比としているため、より広い視角範囲にわたって
階調反転のない良好な表示が得られるし、また、赤，
緑，青の各色の画素ごとの電圧−透過率特性の違いを個
別に補正しているので、さらに色バランスのよい多色カ
ラー画像が表示される。

【００５９】なお、上記第１〜第３の実施例では、各色
のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの厚さを約
１．４μｍとしているが、このカラーフィルタ１３Ｒ，
１３Ｇ，１３Ｂの厚さは任意でよい。

【００６０】ただし、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，
１３Ｂの厚さを小さくしすぎると、各画素ＤR ，ＤG ，
ＤB における２つの領域の液晶１６に印加される有効な
電圧の差が小さくなって広い視野角が得られる効果が小
さくなり、また、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂの厚さを大きくしすぎると、光の透過比が悪くなって
表示が暗くなってしまうため、カラーフィルタ１３Ｒ，
１３Ｇ，１３Ｂの厚さは、約１．２μｍ〜約２．０μｍ
の範囲にするのが好ましい。

【００６１】そして、例えば上記カラーフィルタ１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの厚さをある程度厚くすれば、各画
素ＤR ，ＤG ，ＤB における２つの領域の液晶１６に印
加される有効な電圧の差が大きくなり、前記２つの領域
における電圧−透過率特性の視角依存性の差が大きくな
るため、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB におけるカラーフィル
タ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの下側の対向電極１１が対応
する領域の面積Ｓ1 と上側の対向電極１２が対応する領
域の面積Ｓ2 とをほぼ同じ（Ｓ1 ：Ｓ2 ＝約５：５）に
しても、広い視野角が得られる。

【００６２】図６はこの発明の第４の実施例を示す液晶
表示素子の一部分の断面図であり、この実施例は、各色
のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの厚さを約
１．８μｍとし、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における２つ
の領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を約５：５としたものであ
る。

【００６３】また、図７はこの発明の第５の実施例を示
す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例
は、赤色フィルタ１３Ｒおよび緑色フィルタ１３Ｇの厚
さを約１．８μｍ、青色フィルタ１３Ｂの厚さを約１．
４μｍとし、各画素ＤR ，ＤG，ＤB における２つの領
域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を約５：５としたものである。

【００６４】さらに、図８はこの発明の第６の実施例を
示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例
は、赤色フィルタ１３Ｒの厚さを約１．８μｍ、青色フ
ィルタ１３Ｂの厚さを約１．４μｍとするとともに、緑
色フィルタ１３Ｇの厚さを、赤色フィルタ１３Ｒよりは
薄く、青色フィルタ１３Ｂよりは厚くし、各画素ＤR，
ＤG ，ＤB における２つの領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を約
５：５としたものである。

【００６５】なお、図６〜図８に示した液晶表示素子
は、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを上記の厚
さに形成するとともに、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB におけ
る２つの領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 を、Ｓ1 ：Ｓ2 ＝約
５：５としたものであるが、その他の構成は上述した第
１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符
号を付して省略する。

【００６６】図６に示した第４の実施例の液晶表示素子
によれば、各色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂを約１．８μｍと厚くしているため、各画素ＤR ，Ｄ
G ，ＤB における２つの領域の液晶１６に印加される有
効な電圧の差を大きくして、前記２つの領域における電
圧−透過率特性の視角依存性の差を大きくすることがで
き、したがって、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における２つ
の領域の面積比が約５：５であっても、広い視角範囲に
わたって階調反転のない良好な表示が得ることができ
る。

【００６７】また、図７に示した第５の実施例の液晶表
示素子のように、赤色フィルタ１３Ｒおよび緑色フィル
タ１３Ｇをそれぞれ約１．８μｍと厚くし、青色フィル
タ１３Ｂは約１．４μｍと比較的薄くすれば、上記第４
の実施例よりも広い視角範囲にわたって階調反転のない
良好な表示が得られるし、また、表示される多色カラー
画像を、赤，緑，青の各色の画素ごとの電圧−透過率特
性の違いが補正された色バランスのよい画像とすること
ができる。

【００６８】さらに、図８に示した第６の実施例の液晶
表示素子のように、赤色フィルタ１３Ｒを約１．８μｍ
と厚くし、青色フィルタ１３Ｂは約１．４μｍと比較的
薄くするとともに、緑色フィルタ１３Ｇを、赤色フィル
タ１３Ｒよりは薄く青色フィルタ１３Ｂよりは厚くすれ
ば、より広い視角範囲にわたって階調反転のない良好な
表示が得られるし、また、赤，緑，青の各色の画素ごと
の電圧−透過率特性の違いが補正されるため、さらに色
バランスのよい多色カラー画像を表示することができ
る。

【００６９】なお、上記第４〜第６の実施例では、各画
素ＤR ，ＤG ，ＤB における２つの領域の面積比Ｓ1 ：
Ｓ2 を、Ｓ1 ：Ｓ2 ＝約５：５としているが、各画素Ｄ
R ，ＤG ，ＤB における前記面積比Ｓ1 ：Ｓ2 は任意で
よい。

【００７０】ただし、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，
１３Ｂの下側の対向電極１１が対応する領域の面積Ｓ1
をあまり小さくしすぎると、この領域の電圧−透過率特
性の視角依存性による影響がほとんど無くなって広い視
野角が得られる効果が小さくなり、また、上側対向電極
１１が対応する領域の面積Ｓ2 をあまり小さくしすぎる
と、この領域の電圧−透過率特性の視角依存性による影
響がほとんど無くなって広い視野角が得られる効果が小
さくなるため、各画素ＤR ，ＤG ，ＤB における２つの
領域の面積比Ｓ1 ：Ｓ2 は、約２：８〜約５：５の範囲
にするのが好ましい。

【００７１】また、上記第１〜第６の実施例では、各画
素ＤR ，ＤG ，ＤB をそれぞれ２つの領域に分けて、そ
の一方の領域に対応する対向電極１１をカラーフィルタ
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの下側に設け、他方の領域に対
応する対向電極１２をカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，
１３Ｂの上側に設けているが、前記各画素ＤR ，ＤG，
ＤB をそれぞれ３つ以上の複数の領域に分け、そのうち
の所定の領域に対応する対向電極をカラーフィルタの下
側に設け、他の領域に対応する対向電極をカラーフィル
タの上側に設けてもよい。

【００７２】さらに、上記各実施例では、カラーフィル
タ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの上側に設けた対向電極１２
を、フィルタ側面に形成された部分の下端において遮光
膜１４を介して下側対向電極１１に電気的に接続してい
るが、この上側対向電極１２は、その一端または両端に
おいて下側対向電極１１に電気的に接続してもよく、ま
た、前記上側対向電極１２は、カラーフィルタ１３Ｒ，
１３Ｇ，１３Ｂを保護膜で覆ってその上に形成してもよ
い。

【００７３】また、上記カラーフィルタ１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂは、各画素電極３にそれぞれ対応させてドッ
ト状に形成してもよく、その場合は、前記上側対向電極
１２を各ドット状カラーフィルタの上にそれぞれ形成し
てもよい。また、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂの下側の対向電極１１は、上側対向電極１２が対応す
る領域を除く画素領域に対応する形状に形成してもよ
い。

【００７４】さらに、上記カラーフィルタ１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂは、画素電極３およびＴＦＴ４を設けた基板
１側に設けてもよく、その場合は、前記画素電極３を、
カラーフィルタの下側と上側とに設けるとともに、カラ
ーフィルタの上側の画素電極を各画素の所定の領域に対
応させ、カラーフィルタの下側の画素電極を前記各画素
の他の領域に対応させればよい。

【００７５】また、上記各実施例の液晶表示素子は、Ｔ
ＦＴ４を能動素子とするアクティブマトリックス型のも
のであるが、この発明は、ＭＩＭ等の２端子の非線形抵
抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス型の液
晶表示素子や、単純マトリックス型の液晶表示素子にも
適用することができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、カラーフィル
タを設けた基板側の電極を、前記カラーフィルタの下側
と上側とに設けるとともに、前記カラーフィルタの上側
の電極を各画素の所定の領域に対応させ、前記カラーフ
ィルタの下側の電極を前記各画素の他の領域に対応させ
たものであるから、液晶分子の立上り配向状態を各画素
内において部分的に異ならせて視野角を改善し、広い視
野角が得ることができるし、また、各画素におけるカラ
ーフィルタの下側の電極と上側の電極とに印加する駆動
信号が同じ信号でよく、したがって従来考えられている
電圧制御方式のように分割電極にそれぞれ異なる電圧値
の駆動信号を供給する必要はないから、表示駆動を簡単
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一
部分の断面図。

【図２】同じくカラーフィルタを設けた基板の配向膜を
省略した平面図。

【図３】第１の実施例の液晶表示素子に８階調の表示を
行なわせたときの視角による電圧−透過率特性の変化を
示す図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一
部分の断面図。

【図５】本発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一
部分の断面図。

【図６】本発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一
部分の断面図。

【図７】本発明の第５の実施例を示す液晶表示素子の一
部分の断面図。

【図８】本発明の第６の実施例を示す液晶表示素子の一
部分の断面図。

【符号の説明】

１，２…基板 ３…画素電極 ４…ＴＦＴ １０…配向膜 １１…下側対向電極 １２…上側対向電極 １３Ｒ…赤色フィルタ １３Ｇ…緑色フィルタ １３Ｂ…青色フィルタ １４…遮光膜 １５…配向膜 １６…液晶 ＤR ，ＤG ，ＤB …画素 Ｓ1 …下側対向電極が対応する領域の面積 Ｓ2 …上側対向電極が対応する領域の面積

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と配向膜とを設けた一方の基板と、電
   極と複数の色カラーフィルタと配向膜とを設けた他方の
   基板との間に液晶を挟持し、かつ前記液晶の分子を両基
   板間においてツイスト配向させた液晶表示素子におい
   て、 カラーフィルタを設けた基板側の電極を、前記カラーフ
   ィルタの下側と上側とに設けるとともに、前記カラーフ
   ィルタの上側の電極を各画素の所定の領域に対応させ、
   前記カラーフィルタの下側の電極を前記各画素の他の領
   域に対応させたことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】各画素におけるカラーフィルタの下側の電
   極と上側の電極とは電気的に接続されていることを特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】カラーフィルタの厚さは約１．２μｍ〜約
   ２．０μｍであることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】各画素におけるカラーフィルタの下側の電
   極が対応する領域の面積Ｓ1 と上側の電極が対応する領
   域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2 は約２：８〜約５：５で
   あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   液晶表示素子。
5. 【請求項５】カラーフィルタの厚さは約１．４μｍであ
   り、各画素におけるカラーフィルタの下側の電極が対応
   する領域の面積Ｓ1 と上側の電極が対応する領域の面積
   Ｓ2との比Ｓ1 ：Ｓ2 は約３：７であることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】カラーフィルタは赤，緑，青の三色のフィ
   ルタであり、これらカラーフィルタの厚さはそれぞれ約
   １．４μｍであって、各画素におけるカラーフィルタの
   下側の電極が対応する領域の面積Ｓ1 と上側の電極が対
   応する領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2 は、赤色フィル
   タおよび緑色フィルタが対応する画素において約３：
   ７、青色フィルタが対応する画素において約４：６であ
   ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液
   晶表示素子。
7. 【請求項７】カラーフィルタの厚さは約１．８μｍであ
   り、各画素におけるカラーフィルタの下側の電極が対応
   する領域の面積Ｓ1 と上側の電極が対応する領域の面積
   Ｓ2との比Ｓ1 ：Ｓ2 は約５：５であることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の液晶表示素子。
8. 【請求項８】カラーフィルタは赤，緑，青の三色のフィ
   ルタであり、これらカラーフィルタのうち、赤色フィル
   タおよび緑色フィルタの厚さは約１．８μｍ、青色フィ
   ルタの厚さは約１．４μｍであって、各画素におけるカ
   ラーフィルタの下側の電極が対応する領域の面積Ｓ1 と
   上側の電極が対応する領域の面積Ｓ2 との比Ｓ1 ：Ｓ2
   は約５：５であることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の液晶表示素子。