(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する遮光パターンとを具備し、
前記遮光パターンは、光の波長４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲で５％以下の光透過率を持ち、光透過率が５０％の波長が６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲にあり、波長７００ｎｍより長波長の光透過率が波長７００ｎｍ未満の光透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含む、液晶表示基板。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示基板において、
前記緑色顔料は、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料と、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料とのうちの少なくとも一つを含む、液晶表示基板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の液晶表示基板において、
前記遮光パターンの前記画素開口部に備えられる緑フィルタ、赤フィルタ、青フィルタと、
前記緑フィルタ、前記赤フィルタ、前記青フィルタの上に形成される透明樹脂層とをさらに備える、液晶表示基板。
【請求項４】
請求項３記載の液晶表示基板において、
前記透明樹脂層の上に、透明導電膜をさらに備える、液晶表示基板。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示基板において、
前記遮光パターンの上に、透明導電膜をさらに備える、液晶表示基板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示基板において、
前記透明基板の上に透明導電膜を備え、
前記透明導電膜の上に前記遮光パターンを備える、液晶表示基板。
【請求項７】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示基板において、
前記遮光パターンの上に透明樹脂層を備え、
前記透明樹脂層の上に透明導電膜を備える、液晶表示基板。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の液晶表示基板において、
前記透明導電膜は、平面視で前記画素開口部の中央部に相当する位置にスリットを形成する、液晶表示基板。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液晶表示基板において、
前記画素又は前記サブピクセルの平面形状は、長方形、平行四辺形、又は、くの字型に折れ曲がった多角形状である、液晶表示基板。
【請求項１０】
請求項３又は請求項４に記載の液晶表示基板において、
平面視で、前記マトリクス状に配置されている前記複数の画素又はサブピクセルを配置する有効表示領域と、前記有効表示領域を囲む縁領域とを備え、
前記縁領域では、前記遮光パターンと、緑フィルタと赤フィルタと青フィルタとのうちの少なくとも一つとが重なっている、液晶表示基板。
【請求項１１】
アレイ基板と液晶表示基板とが液晶層を挟んで対向する構成を持つ液晶パネルを具備し、
前記液晶表示基板は、
透明基板と、
前記透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する遮光パターンとを具備し、
前記遮光パターンは、光の波長４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲で５％以下の光透過率を持ち、光透過率が５０％の波長が６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲にあり、波長７００ｎｍより長波長の光の透過率が波長７００ｎｍ未満の光の透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含み、
前記アレイ基板は、
前記液晶層の液晶駆動のためのアクティブ素子及び電極と、
前記液晶表示基板の画素開口部を経由して入射される光を測定する光センサと、
前記液晶表示基板の赤外線透過フィルタとして機能する遮光パターンを経由して入射される光を測定する補償用光センサとを具備する、液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の液晶表示装置において、
前記緑色顔料は、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料を含む、液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２記載の液晶表示装置において、
前記光センサの測定データから前記補償用光センサの測定データを引き算する演算手段をさらに具備する、液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記遮光パターンの前記画素開口部に備えられる緑フィルタと赤フィルタとをさらに具備し、
前記光センサは、前記緑フィルタ経由で光を測定する第１の光センサと、前記赤フィルタ経由で光を測定する第２の光センサとを含む、液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記電極は、前記画素又はサブピクセルごとに、前記アクティブ素子と接続される櫛歯状の第１の電極と、前記第１の電極と絶縁層を介して配置される櫛歯状の第２の電極とを具備し、
水平方向において、前記第２の電極は、対応する前記第１の電極よりも前記画素又はサブピクセルの端側にはみ出ている、液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記アクティブ素子及び前記電極とは、前記画素又はサブピクセルごとに、観察者視認用の光を出射するための表示制御用アクティブ素子及び電極と、視野角制御用の斜め方向の光を出射するためのアクティブ素子及び電極とを含む、液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶パネルは、前記液晶表示基板の側の面が観察者側となり、前記アレイ基板の側の面が裏面となり、
前記液晶パネルの裏面側に、光制御素子を介してバックライトユニットをさらに具備し、
前記画素又はサブピクセルは平面視で長尺形状であり、
前記光制御素子は、前記画素又はサブピクセルの長尺方向と直交する方向、かつ、前記液晶パネルの法線方向、からずれた斜め方向に光を出射させる、液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の液晶表示装置において、
前記バックライトユニットは、固体発光素子である複数の光源を具備し、
前記複数の光源は、赤外線発光素子を含む、液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶層の液晶は、負の誘電率異方性を持つ、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置を用いた電子機器の軽量化が進み、携帯電話、モバイルＰＣなどのような情報機器が、公共の場で使用される機会が増加している。公共の場で情報機器を使用すると、液晶表示装置に表示された機密情報又はプライベート情報が、周辺の他者に視認される可能性がある。
【０００３】
情報機器に用いられる液晶表示装置では、立体画像表示が用いられるようになり、例えば、立体表示効果の付与されたボタン表示でのクリック感の要求、指入力での誤動作防止など、複数の技術的要求が増加している。指入力では、液晶表示装置の表面にタッチパネルを外付けする方式がある。また、軽量化のために光センサを液晶パネルに内蔵させこの光センサを用いた入力方式の開発が進められている。この光センサを内蔵する液晶表示装置は、温度の影響及びバックライト光源の影響を受けるため、光センサの補償が必要になる場合があり、指入力に対する誤動作が発生する場合がある。
【０００４】
視野角制御方式として、１枚の表示用液晶表示素子の画素に新たに視野角制御用画素を備える、又は、表示用画素の一部に視野角制御用領域を設ける方式がある。この視野角制御方式は、視野角制御用液晶素子を含むパネルを付加することが不必要なため、携帯用表示機器に適している。特許文献１（特開２０１０−１２８１２６号公報）は、表示用液晶表示素子に視野角制御用画素を加える方式の一例である。特許文献１では、視野角制御用サブ画素が視野角制御に用いられる。特許文献２（特開２００７−６５０４６号公報）は、視野角制御用領域を設ける方式の一例である。特許文献２では、一画素内に第１の対向電極と第２の対向電極が設けられており、薄膜トランジスタと接続される第１の対向電極と第２の対向電極との間で、異なる対向電圧が印加され、第２の対向電極が視野角制御に用いられる。視野角制御用画素を用いる場合、及び対向電極が別形成された視野角制御領域を設ける場合においては、実効的な表示面積は減少し、表示が暗くなる場合がある。視野角制御用画素又は視野角制御領域を採用することにより、表示内容は周囲の第三者に視認されにくくはなる。しかしながら、観察者（液晶表示装置の使用者）であっても、視野角制御用画素又は視野角制御領域の光が目に入りやすいため、表示品質が低下する場合がある。加えて、特許文献２に示される技術は、２種の対向電圧が必要で電源系が複雑になる。また、特許文献２では、高コントラストの液晶表示装置に適用されるＶＡ（垂直配向：Vertically Alignment）液晶又はＥＣＢ（Electrically Changed Birefringence）液晶について検討されていない。
【０００５】
他の視野角制御技術には、画像表示を行う液晶表示装置に加えて、さらに視野角制御用液晶素子を備える技術があるが、この場合、液晶表示装置が重くかつ厚くなる。
【０００６】
液晶パネルに内蔵される光センサの補償について、特許文献３（特開２００９−１２８６８６号公報）及び特許文献４（特開２００９−１２９３９７号公報）に、２色のカラーフィルタを積層させた第２の光センサを設け、カラーフィルタを積層していない第１の光センサとの差分処理で補償を行う技術が開示されている。特許文献３及び特許文献４では、指入力での肌色認識の技術及び視野角制御技術について検討されておらず、光の波長域の異なる複数の光センサでの補償技術についても検討されていない。
【０００７】
より高いレベルでの光センサの補償技術が、撮像素子に関する特許文献５（特開２００７−２７６６７号公報）に開示されている。特許文献５には、液晶表示装置の視野角制御技術について開示されていない。特許文献５では、一方向に長尺な複数の多角形画素を備え、スリット開口部を中央部に具備する線状の遮光パターンを多角形画素の向かい合う長手方向の両辺に持つ構成の液晶表示装置についての開示はない。特許文献５は、液晶表示に不可欠な遮光パターンを、光センサの補償に兼用させる技術、エラーの生じにくい安定した指入力技術、透明基板上にスリット開口部を有する遮光パターンを形成した液晶表示装置用基板を開示していない。
【０００８】
特許文献６（特開２０１１−６５１３３号公報）は、短波長用光センサ、赤用光センサ、赤外光用センサを具備する液晶表示装置を開示している。しかし、特許文献６は、液晶表示装置の視野角制御技術、一方向に長尺な複数の多角形画素を備え、スリット開口部を中央部に具備する線状の遮光パターンを多角形画素の向かい合う長手方向の両辺に持つ構成、視野角制御を効率的に行う電極構成及び液晶技術を開示していない。
【０００９】
特許文献７（ＷＯ０９／１１６２０５）は、タッチセンサ（光センサ）で安定した入力を行うために、斜め方向からセンシング専門光を出射させる技術を開示する。特許文献７は、スリット開口部を中央部に具備する線状の遮光パターンを多角形画素の向かい合う長手方向の両辺に持つ構成、光センサの簡便な補償技術、第三者の視認を防止する効率的な視野角制御技術を開示していない。特許文献７において、第１基板であるアレイ基板には、画素電極である第１電極と共通電極である第２電極とが形成されていない。特許文献７は、斜め出射光を効率的に再現するために画素電極である第１電極と共通電極である第２電極によって液晶を駆動する技術を開示していない。特許文献７のセンシング専門光は、［００２８］段落に記載されているように、第１基板と第２基板に各々形成された遮光層が切り欠けられたスリットから出射される。そして、センシング光部は［０１２５］−［０１２７］段落にあるように、特定画素（緑画素）のセンシング領域に設けられる。特許文献７の図１１に示されるように、カラーフィルタの赤画素、緑画素、青画素の両辺に位置するブラックマトリクスには、斜め出射光用のスリットが形成されない。液晶表示装置の使用者ではない第三者の視認を妨げるためには、使用者の左右の両方向に斜め光を出射させることが必要である。しかしながら、特許文献７には赤画素、緑画素、青画素の両辺からの斜め出射光が開示されていない。特許文献７では、請求項３及び［００６５］−［００６８］段落に記載されているように、液晶表示装置の表示が行われている間、センシング専門光が常時出射される。特許文献７は、液晶表示装置の表示時に斜め光をオフ状態として指が近づいたときに斜め光を出射させる技術、指入力と第三者視認を妨げるための使用時に斜め光の強度を上げる技術を開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１２８１２６号公報
【特許文献２】特開２００７−６５０４６号公報
【特許文献３】特開２００９−１２８６８６号公報
【特許文献４】特開２００９−１２９３９７号公報
【特許文献５】特開２００７−２７６６７号公報
【特許文献６】特開２０１１−６５１３３号公報
【特許文献７】ＷＯ０９／１１６２０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、液晶表示装置の厚さ及び重さの軽減を図り、高い開口率を維持し、効果的な視角制御を行い、画面に対する入力操作の検出を高精度に行い、光センサの補償を行う液晶表示基板及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の態様において、液晶表示基板は、透明基板と、遮光パターンとを含む。遮光パターンは、透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する。遮光パターンは、光の波長４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲で５％以下の光透過率を持ち、光透過率が５０％の波長が６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲にあり、波長７００ｎｍより長波長の光透過率が波長７００ｎｍ未満の光透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含む。
【００１３】
第２の態様において、液晶表示装置は、液晶パネルを含む。液晶パネルは、アレイ基板と液晶表示基板とが液晶層を挟んで対向する構成を持つ。液晶表示基板は、透明基板と遮光パターンを含む。遮光パターンは、透明基板の一方の平面の上に形成され、平面視で複数の画素又はサブピクセルに対応するマトリクス状の画素開口部を形成する。遮光パターンは、光の波長４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲で５％以下の光透過率を持ち、光透過率が５０％の波長が６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲にあり、波長７００ｎｍより長波長の光の透過率が波長７００ｎｍ未満の光の透過率より高い赤外線透過特性を持ち、紫色顔料と、緑色顔料と、少なくとも黄色顔料と赤色顔料とのうちの一方とを含む。アレイ基板は、アクティブ素子及び電極と、光センサと、補償用光センサとを含む。アクティブ素子及び電極は、液晶層の液晶駆動のために動作する。光センサは、液晶表示基板の画素開口部を経由して入射される光を測定する。補償用光センサは、液晶表示基板の赤外線透過フィルタとして機能する遮光パターンを経由して入射される光を測定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の態様においては、液晶表示装置の厚さ及び重さの軽減を図り、高い開口率を維持し、効果的な視角制御を行い、画面に対する入力操作の検出を高精度に行い、光センサの補償を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す上平面図。
【図２】第１の実施形態に係る液晶パネルの一部の一例を示す上平面図。
【図３】第１の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す第１の部分断面図。
【図４】第１の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す第２の部分断面図。
【図５】第１の実施形態に係る液晶パネルに備えられる液晶表示基板の一例を示す部分断面図。
【図６】赤サブピクセルの左半分の一例を示す部分断面図。
【図７】赤サブピクセルの左半分と斜め光と出射状態との関係の一例を示す部分断面図。
【図８】サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第１の例を示す部分平面図。
【図９】サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第２の例を示す部分平面図。
【図１０】サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第３の例を示す部分平面図。
【図１１】サブピクセルに備えられる画素電極及び導光電極の第４の例を示す部分平面図。
【図１２】第１の実施形態に係るカラーフィルタの分光特性の一例を示すグラフ。
【図１３】第１の実施形態に係る遮光パターンの分光特性の例を示すグラフ。
【図１４】指の反射分光の一例を示すグラフ。
【図１５】第３の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第１の例を示す部分断面。
【図１６】第３の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第２の例を示す部分断面。
【図１７】第３の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第３の例を示す部分断面。
【図１８】第３の実施形態に係る遮光パターンの形成状態の第４の例を示す部分断面。
【図１９】第５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。
【図２０】第５の実施形態に係る液晶表示装置に備えられる液晶パネルの一例を示す部分断面図。
【図２１】表示制御用の一方の画素電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。
【図２２】表示制御用の他方の画素電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。
【図２３】視野角制御用の一方の導光電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。
【図２４】視野角制御用の他方の導光電極に駆動電圧が印加された状態の液晶パネルの一例を示す部分断面図。
【図２５】第５の実施形態に係る液晶表示基板の縁領域の一例を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
以下の実施形態においては、特徴的な部分についてのみ説明し、通常の液晶表示装置の構成要素と差異のない部分については説明を省略する。
【００１８】
以下の実施形態において、液晶表示装置の単一色の表示単位は、１サブピクセル又は１画素であるとする。
【００１９】
以下の実施形態において、液晶は誘電率異方性が負の垂直配向の液晶でもよく、誘電率異方性が正の水平配向の液晶でもよい。液晶駆動電圧印加時の液晶分子の回転方向（動作方向）は、基板面に平行であってもよく、基板面に垂直に立ち上がる方向であってもよい。液晶分子に印加される液晶駆動電圧の方向は、水平であってもよく、２次元的に斜めでもよく、３次元的に斜めでもよく、垂直でもよい。
【００２０】
（第１の実施形態）
本実施形態においては、初期垂直配向の液晶又は初期水平配向の液晶を備えるノーマリーブラックの液晶表示装置について説明する。
【００２１】
本実施形態においては、サブピクセル単位の構成について説明するが、本実施形態と同様の構成を画素単位に適用してもよい。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す上平面図である。
【００２３】
液晶表示装置１は、表示素子走査部２、センサ走査部３、表示素子駆動部４、センサ読取部５、液晶パネル６を備える。表示素子走査部２、センサ走査部３、表示素子駆動部４、センサ読取部５は、それぞれ液晶パネル６と電気的に接続されている。光源であるバックライトユニットは図１で示されていないが、液晶パネル６の裏面側に備えられる。バックライトユニットは、例えばＬＥＤなどのような複数の固体発光素子を備える。複数の固体発光素子は、液晶パネル６の両側端部に配列される。液晶パネル６は、マトリクス状に配置されている緑サブピクセル７Ｇ、赤サブピクセル７Ｒ、青サブピクセル７Ｂを備える。液晶表示装置１は、例えば、ＶＡ方式又はＥＣＢ方式とする。ＥＣＢ液晶として、正の誘電異方性を持つ液晶が用いられる。各サブピクセル７Ｇ，７Ｒ，７Ｂは、表示領域８ａとセンサ領域８ｂとを含む。
【００２４】
図２は、液晶パネル６の一部の一例を示す上平面図である。
【００２５】
遮光パターンＢＭは、液晶パネル６を、緑サブピクセル７Ｇ、赤サブピクセル７Ｒ、青サブピクセル７Ｂに区分けする。遮光パターンＢＭは、平面視で、マトリクス状に区分けされている画素開口部を形成する枠部ＢＭ１と、平面視で画素開口部を縦方向の中心線で分ける中央部ＢＭ２とを含む。画素開口部は、平面視で、縦方向に長い形状を持つ。各サブピクセルを区分けする遮光パターンＢＭの側部には、透明パターン９が形成される。緑サブピクセル７Ｇの画素開口部には、緑フィルタ１０Ｇが備えられる。赤サブピクセル７Ｒの画素開口部には、赤フィルタ１０Ｒが備えられる。青サブピクセル７Ｂの画素開口部には、青フィルタ１０Ｂが備えられる。この図２では、２つの光センサ１１ｇ，１１ｒと補償用光センサ１１ｂとの平面視での位置関係が示されている。光センサ１１ｇは、緑フィルタ１０Ｇと重なる。光センサ１１ｒは、赤フィルタ１０Ｒと重なる。光センサ１１ｂは、遮光パターンＢＭの枠部ＢＭ１と重なる。遮光パターンＢＭは、赤外線透過フィルタとしての特性を持つ。
【００２６】
光センサ１１ｇ，１１ｒ及び補償用光センサ１１ｂは、アレイ基板側に形成され、例えばフォトダイオードなどの受光素子が用いられる。
【００２７】
演算部１２の緑演算部１２ｇは、光センサ１１ｇの測定値Ｖｇから補償用光センサ１１ｂの測定値Ｖｉｒを引き算する。
【００２８】
演算部１２の赤演算部１２ｒは、光センサ１１ｒの測定値Ｖｒから補償用光センサ１１ｂの測定値Ｖｉｒを引き算する。
【００２９】
この図２のＡ−Ａ’断面及びＢ−Ｂ’断面は、それぞれ後述の図３及び図４である。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る液晶パネル６の一例を示す第１の部分断面図である。この図３は、図２のＡ-Ａ’断面図である。光センサ１１ｇは、液晶表示基板１３の緑フィルタ１０Ｇと対向する。光センサ１１ｒは、液晶表示基板１３の赤フィルタ１０Ｒと対向する。補償用光センサ１１ｂは、赤外透過フィルタとしての機能を果たす遮光フィルタＢＭの枠部ＢＭ１と対向する。光センサ１１ｇ，１１ｒ及び補償用光センサ１１ｂの下部には、バックライトユニットからの光を遮るための遮光膜１４が形成されている。
【００３１】
図４は、本実施形態に係る液晶パネル６の一例を示す第２の部分断面図である。この図４は、図２のＢ−Ｂ’断面である。
【００３２】
図５は、この液晶パネル６に備えられる液晶表示基板１３の一例を示す部分断面図である。
【００３３】
液晶パネル６は、液晶駆動のための櫛歯状の画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆを備える。図４は、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの長軸方向に垂直な断面である。この図４では、垂直配向膜、偏光板、位相差板、光センサ１１ｇ，１１ｒ，１１ｂについては省略されている。
【００３４】
画素電極１５ａ，１５ｂは、アクティブ素子１６ａと電気的に接続される。画素電極１５ｃ，１５ｄは、アクティブ素子１６ｂと電気的に接続される。導光電極１５ｅは、アクティブ素子１６ｃと電気的に接続される。導光電極１５ｆは、アクティブ素子１６ｄと電気的に接続される。なお、導光電極１５ｅ，１５ｆは、同一のアクティブ素子と接続されてもよい。
【００３５】
アクティブ素子１６ａ〜１６ｄとしては、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などを用いることができる。
【００３６】
液晶パネル６は、アレイ基板１７と液晶表示基板１３とが、液晶層１８を挟んで対向する構成を持つ。アレイ基板１７の画素電極１５ａ〜１５ｄと液晶表示基板１３の対向電極１９との間に液晶駆動電圧が印加されると、液晶表示装置１は、観察者（使用者）に向かう光を出射する。アレイ基板１７の導光電極１５ｅ，１５ｆと液晶表示基板１３の対向電極１９との間に液晶駆動電圧が印加されると、液晶表示装置１は、観察者ではない第三者の視認を防止するための斜め光を出射する。
【００３７】
マトリクス状に配置される多角形サブピクセルの画素開口部の平面視形状は、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、くの字状に折れ曲がった（「Ｖ」字型、又は、ブーメラン型）多角形などのような、対向する辺が互いに平行な多角形としてもよい。図４の例において、液晶表示基板１３は、平面において複数の多角形サブピクセルを区切るマトリクス状の遮光パターンＢＭの辺のうちの互いに向かい合う少なくとも２つの側辺に、透明パターン９を備える。透明樹脂層によって形成される線状の透明パターン９は、遮光パターンＢＭの枠部ＢＭ１で挟まれている。液晶表示装置１では、透明パターン９を透過する斜め光Ｚ１，Ｚ２が、視野角制御に利用される。透明パターン９の垂直方向の厚さは、遮光パターンＢＭの垂直方向の厚さよりも厚く形成してもよい。この場合、透明パターン９は、遮光パターンＢＭよりも液晶層１８側に突出する。さらに、液晶表示基板１３において、透明パターン９の形成部分は、例えば、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂを含むカラーフィルタ層１０の形成部分などのような他の構成部分より厚くてもよい。
【００３８】
なお、本実施形態では、緑サブピクセル７Ｇ、赤サブピクセル７Ｒ、青サブピクセル７Ｂなどの多角形サブピクセルは、最小表示単位を指す。また、一組の緑サブピクセル７Ｇ、赤サブピクセル７Ｒ、青サブピクセル７Ｂを、画素（絵素）としてもよい。
【００３９】
本実施形態において、液晶層１８は垂直配向液晶（ＶＡ液晶）を含むとする。したがって、液晶層１８の配向は基板面に対して基本的には垂直である。図４において、透明パターン９と遮光パターンＢＭの枠部ＢＭ１との境界近傍の液晶Ｌ２，Ｌ１５と、遮光パターンＢＭの中央部ＢＭ２にそって形成されている凹部２０近傍の液晶Ｌ８，Ｌ９とを除き、液晶Ｌ１，Ｌ３〜Ｌ７，Ｌ１０〜Ｌ１４，Ｌ１６は、液晶表示基板１３及びアレイ基板１７の表面に垂直に配向する。
【００４０】
本実施形態では、垂直配向膜が用いられるが、光配向及びラビングなどのような配向処理を省略可能である。後述されるように、本実施形態においては、従来のＶＡ方式で必要であった８９度などの厳密なプレチルト角制御が必要でなく、例えば９０度などのような単純な初期垂直配向の液晶を用いることができる。
【００４１】
本実施形態において、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、フッ素系液晶という）を用いることができる。本実施形態では、水平方向において、共通電極２１ａ〜２１ｆは、それぞれ画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆから、透明パターン９の方向、すなわちサブピクセルの画素開口部の側辺方向にはみ出している。液晶駆動の電圧印加時に、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと、共通電極２１ａ〜２１ｆのはみ出し部との間には、実質的に強い電界が発生する。このため、本実施形態においては、従来の垂直配向に用いられる液晶材料よりも、誘電率異方性の小さな低誘電率の液晶材料を用いて、液晶駆動可能である。一般的に、誘電率異方性の小さな液晶材料は、粘度が低い。したがって、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと、共通電極２１ａ〜２１ｆとの間に、同程度の電界強度が印加される場合、誘電率異方性の小さな液晶材料は、従来の液晶材料よりも高速応答可能である。また、フッ素系液晶は、誘電率が低いため、イオン性不純物の取り込みを少なくすることができ、不純物による電圧保持率の低下などのような性能劣化を防止することができ、表示ムラの発生を抑制することができる。
【００４２】
初期垂直配向の液晶表示装置１は、初期水平配向の液晶表示装置と異なり、液晶表示装置１の両面又は片面に貼付される偏光板及び位相差板の光軸合わせを厳しくしなくてもよい。初期垂直配向の液晶表示装置１において、電圧無印加時のリタデーションは、例えば０ｎｍである。
【００４３】
初期垂直配向の液晶表示装置１においては、液晶と例えば偏光板の遅相軸とのズレが多少存在する場合であっても、光漏れは発生しにくく、ほぼ完全な黒表示を得ることができる。これに対して、初期水平配向の液晶と偏光板との間で数度の光軸ずれがある場合には、光漏れが発生し、初期垂直配向の液晶より液晶表示装置のコントラストがやや劣化する場合がある。
【００４４】
本実施形態において、アレイ基板１７は、多角形サブピクセルごとに、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと、共通電極２１ａ〜２１ｆを備えている。画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと、共通電極２１ａ〜２１ｆとには、液晶を駆動するために異なる電位が印加される。なお、アレイ基板３は、共通電極２１ａ〜２１ｆを備えなくてもよい。この場合、液晶パネル６は、共通電極２１ａ〜２１ｆを備えず、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと、アクティブ素子１６ａ〜１６ｄを備えるアレイ基板と、液晶表示基板１３と、液晶層１８とによって構成される。共通電極２１ａ〜２１ｆを省略した場合、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの平面視形状は、櫛歯状パターン、又は、ベタ状の透明導電膜に複数のスリット状開口を形成したパターン、ストライプ状パターンとしてもよい。
【００４５】
図４及び図５の例の液晶表示基板１３は、透明基板２２、遮光パターンＢＭ及び透明パターン９、対向電極１９、カラーフィルタ層１０と、保護層２３を備える。
【００４６】
液晶表示基板１３においては、ガラスなどの透明基板２２の一方の表面上に、遮光パターンＢＭと透明パターン９とが形成される。遮光パターンＢＭ及び透明パターン９の形成された透明基板２２の一方の表面上に、透明導電膜である対向電極１９が形成される。次に、対向電極１９の上に、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂを含むカラーフィルタ層１０が形成される。本実施形態においては、垂直方向において対向電極１９の上であり、水平方向において遮光パターンＢＭの枠部ＢＭ１の間に、それぞれ緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂが形成される。これにより、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの端部に遮光パターンＢＭ１が形成された構成が得られる。対向電極１９、及び、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの上に、必要に応じて、保護層２３が形成される。平面視で、サブピクセルごとに、保護層２３の縦方向の中央部に、凹部２０が形成される。この凹部２０を形成することにより、凹部２０近傍の液晶分子Ｌ８，Ｌ９を予め所定の角度傾かせることができる。これにより、液晶駆動電圧印加時に、液晶分子を効果的に傾斜させることができる。
【００４７】
液晶表示基板１３の保護層２３側は、液晶表示装置１の液晶層１８側となる。液晶表示基板１３の透明基板２２側は、観察者側となる。
【００４８】
本実施形態において、斜め光Ｚ１，Ｚ２は、透明パターン９を通過する。この斜め光Ｚ１，Ｚ２により視野角制御が実現される。
【００４９】
アレイ基板１７は、透明基板２４、遮光膜１４、絶縁層２５ａ、光センサ１１ｇ，１１ｒ及び補償用光センサ１１ｂ、絶縁層２５ｂ、共通電極２１ａ〜２１ｆ、絶縁層２５ｃ、画像表示用の画素電極１５ａ〜１５ｄ、視野角制御用の導光電極１５ｅ，１５ｆ、画像表示用のアクティブ素子１６ａ，１６ｂ、視野角制御用のアクティブ素子１６ｃ，１６ｄを備える。
【００５０】
遮光膜１４は、例えばガラスなどのような透明基板２４の一方の面に形成される。遮光膜１４は、例えばアクティブ素子１６ａ〜１６ｄなどの金属配線を用いることができる。遮光膜１４は、例えば、映像信号線、走査信号線、共通電極配線、または、配向膜のラビング時のＴＦＴ素子の静電破壊防止に用いる共通導体配線などのうちのいずれかでもよい。電気的なクロストーク及び不都合な寄生容量形成を避けるため、遮光膜１４と、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆとの間の垂直方向の距離を大きくしてもよい。
【００５１】
絶縁層２５ａは、遮光膜１４の形成された透明基板２４の上に形成される。
【００５２】
光センサ２ａ，２ｂ、及び補償用光センサは、絶縁層１０ａの上に形成される。光センサ１１ｇ，１１ｒは、それぞれ、平面視で緑フィルタ１０ｇ及び赤フィルタ１０Ｒと重なり、観察者側から入射され緑フィルタ１０Ｇ及び赤フィルタ１０Ｒを通過した光を検出する。補償用光センサ１１ｂは、平面視で、遮光パターンＢＭの枠部ＢＭ１と重なり、信号補償用のデータを測定する。
【００５３】
光センサ１１ｇ，１１ｒは、互いに隣接する画素又はサブピクセルに対して備えられる。
【００５４】
補償用光センサ１１ｂは、光センサ１１ｇ，１１ｒに隣接する画素又はサブピクセルに対して備えられる。
【００５５】
絶縁層２５ｂは、光センサ１１ｇ，１１ｒ及び補償用光センサ１１ｂの上に形成される。
【００５６】
共通電極２１ａ〜２１ｆは、絶縁層２５ｂの上に形成される。
【００５７】
絶縁層２５ｃは、共通電極２１ａ〜２１ｆの上に形成される。
【００５８】
画像表示用の画素電極１５ａ〜１５ｄ及び視野角制御用の導光電極１５ｅ，１５ｆは、絶縁層２５ｃの上に形成される。
【００５９】
画像表示用の液晶駆動素子１６ａは、画像表示用の画素電極１５ａ，１５ｂと電気的に接続される。画像表示用の液晶駆動素子１６ｂは、画像表示用の画素電極１５ｃ，１５ｄと電気的に接続される。
【００６０】
視野角制御用の液晶駆動素子１５ｅ，１５ｆは、それぞれ視野角制御用の導光電極１５ｅ，１５ｆと電気的に接続される。
【００６１】
アレイ基板１７は、透明基板２４の他方の面側が液晶パネル６の裏面側となり、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの形成側が液晶層１８側となる。
【００６２】
図６は、赤サブピクセル１０Ｒの左半分の一例を示す部分断面図である。
【００６３】
図７は、赤サブピクセル１０Ｒの左半分と斜め光Ｚ１の出射状態との関係の一例を示す部分断面図である。
【００６４】
これらの図６及び図７では、説明を簡略化するために、赤サブピクセル１０Ｒの中心軸Ｘから左側のみが示されている。図６及び図７において、垂直配向膜、偏光板、位相差板、ＴＦＴは、図示することを省略している。
【００６５】
図６では、駆動電圧が無印加であり、液晶分子Ｌ１，Ｌ３〜Ｌ７などが初期配向垂直の状態である。透明パターン９の表面に近い液晶分子Ｌ２は、透明パターン９が液晶層１８側に突出しているため、若干斜めに配向している。
【００６６】
図７は、少なくとも画素電極１５ａ，１５ｂ及び導光電極１５ｅに駆動電圧が印加され、液晶分子Ｌ１〜Ｌ８が矢印方向に倒れている状態を示している。斜め光Ｚ１は、液晶層１８を斜めに横切る状態で透過し、図示していない偏光板を透過し、漏れ光として外部に出射される。この場合、透明パターン９は、観察者方向からは黒表示として視認されるが、斜め方向の第三者には斜め光Ｚ１が観察され黒表示として視認されない。
【００６７】
この斜め光Ｚ１の量及び角度θは、透明パターン９の幅Ｗ１、遮光パターンＢＭ１の幅Ｗ２、透明パターン９の厚さＨ１、透明パターン９と対向電極１９と保護層２３との厚さＨｔ、液晶層１８の厚さＬｔ、遮光膜１４の幅Ｗ３、透明パターン９の表面に近い液晶分子Ｌ２のチルト角などで制御可能である。
【００６８】
なお、斜め光Ｚ１は、常時出射させる必要なく、観察者がセキュリティ上必要とする使用場面で用いることができる。例えば、観察者は、斜め光Ｚ１を用いることなく、常時はコントラストの大きな広い視野角モードで液晶表示装置１を使用し、必要なときに斜め光Ｚ１を出射させるセキュリティモードに切り替えるとすることができる。この切り替えの具体的手段については後述する。
【００６９】
櫛歯状パターンの画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆ及び共通電極２１ａ〜２１ｆは、例えば２μmから２０μmの幅の線状導体を電気的に２本以上連繋して形成される。線状導体の連繋部分は片側のみに形成されてもよく、両側に形成されてもよい。連繋部は、多角形サブピクセルの周辺部であり、画素開口部外に配置されることが好ましい。櫛歯状パターンの間隔は、例えば、およそ３μmから１００μmの範囲とし、液晶セル条件、液晶材料に基づいて選択される。櫛歯状パターンの形成密度、ピッチ、電極幅は、サブピクセル内又は画素内で変更可能である。水平方向において、共通電極２１ａ〜２１ｆは、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆよりも画素開口部の端の方向へはみ出している。水平方向における画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと共通電極２１ａ〜２１ｆとの間でのはみ出し量Ｎ１は、液晶の材料、駆動条件、液晶セル厚みなどのディメンションで種々調整可能である。はみ出し量Ｎ１は、例えば、１μmから６μmのような小さい量でも十分である。画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと共通電極２１ａ〜２１ｆとの間での重なり部分Ｗ４は、液晶駆動に係わる補助容量として用いることができる。液晶表示装置１の大きさ又は使用目的に応じて、櫛歯状パターンの画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆと共通電極２１ａ〜２１ｆとにおけるサブピクセル又は画素の開口幅方向の櫛歯本数、密度、及び間隔は、適宜調整可能である。
【００７０】
図８は、サブピクセルに備えられる画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの第１の例を示す部分平面図である。
【００７１】
図９は、サブピクセルに備えられる画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの第２の例を示す部分平面図である。
【００７２】
この図８及び図９において、サブピクセルは矩形状に形成されており、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆは、サブピクセルにおいて対向しており平行な２つの側辺と平行である。
【００７３】
本実施形態においては、一つの画素又は一つのサブピクセルに、複数のアクティブ素子を備えるとしてもよい。この場合、図９に示すように、画素電極１５ａ〜１５ｄに画素表示用のアクティブ素子１６ａ，１６ｂを接続し、導光電極１５ｅ，１５ｆに視野角制御用のアクティブ素子１６ｃを接続してもよい。図９において、画素電極１５ａ，１５ｂと、画素電極１５ｃ，１５ｄと、導光電極１５ｅ，１５ｆとは、電気的に独立している。このように、導光電極１５ｅ，１５ｆをアクティブ素子１６ｃに接続し、画素電極１５ａ，１５ｂと画素電極１５ｃ，１５ｄとをそれぞれアクティブ素子１６ａ，１６ｂに接続する構成を用いることにより、斜め光Ｚ１，Ｚ２による視野角制御を画素表示と独立して実施することができ、視野角制御効果を著しく向上させることができる。なお、広い視野角による通常の画素表示において、例えば、視野角制御用アクティブ素子１６ｃに接続されている導光電極１５ｅ，１５ｆを駆動しなくとも（駆動電圧を印可しない）、画素表示用アクティブ素子１６ａ，１６ｂに接続されている画素電極１５ａ〜１５ｄから対向電極１９へ向かう斜め電界効果によって、広い視野角で高品質の表示を行うとしてもよい。加えて、アクティブ素子１６ａ〜１６ｃを酸化物半導体で形成することにより、遮光パターンＢＭの画線幅を細くすることができ、液晶表示装置１の開口率を向上させることができる。
【００７４】
図１０は、サブピクセルに備えられる画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの第３の例を示す部分平面図である。
【００７５】
赤サブピクセルＲ、緑サブピクセルＧ、青サブピクセルＢは、平行四辺形状である。赤サブピクセルＲ、緑サブピクセルＧ、青サブピクセルＢは、横方向に配列される。縦方向には、同じ色のサブピクセルが配列される。
【００７６】
櫛歯状の画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆは、平行四辺形状のサブピクセルの対向する平行な２つの斜辺と平行である。
【００７７】
矢印Ｆ１〜Ｆ４は、駆動電圧印加後に液晶が倒れる方向を示す。駆動電圧印加後、液晶は、画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの長手方向に対して垂直の方向に倒れる。
【００７８】
なお、図１０の変形例として、同じ色のサブピクセルが横方向に配列され、異なる色の赤サブピクセルＲ、緑サブピクセルＧ、青サブピクセルＢが縦方向に配列されてもよい。
【００７９】
本実施形態に係る液晶表示装置１のアレイ基板１７側の画素電極１５ａ〜１５ｄ、導光電極１５ｅ，１５ｆ、共通電極２１ａ〜２１ｆの材料は、ＩＴＯなどのような、可視域で透明な導電性の金属酸化物を用いることができる。画素電極１５ａ〜１５ｄ、導光電極１５ｅ，１５ｆ、共通電極２１ａ〜２１ｆ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。反射型や半透過型の液晶表示装置においては、画素電極１５ａ〜１５ｄ、導光電極１５ｅ，１５ｆ、共通電極２１ａ〜２１ｆのうちの少なくとも一つについて、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄膜が用いられてもよい。アクティブ素子１６ａ〜１６ｃに接続される遮光膜１４、画素電極１５ａ〜１５ｄ、導光電極１５ｅ，１５ｆ、共通電極２１ａ〜２１ｆなどは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）又は酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの絶縁層２５ａ〜２５ｃを介して形成される。絶縁層２５ａ〜２５ｃの膜厚は、液晶の駆動条件によって設定され、例えば１００ｎｍから６００ｎｍの範囲で選択される。なお、導電性金属酸化物であるＩＴＯに対して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などの信号線をそれぞれ形成する技術は、例えば、特開２００９−１０５４２４号公報に開示されている。画素電極１５ａ〜１５ｄ、導光電極１５ｅ，１５ｆの上にさらに絶縁層を積層することは、液晶駆動時の液晶の焼き付き（電荷の偏り又は蓄積が影響）の緩和効果があり、好ましい。
【００８０】
図１１は、サブピクセルに備えられる画素電極１５ａ〜１５ｄ及び導光電極１５ｅ，１５ｆの第４の例を示す部分平面図である。
【００８１】
サブピクセルの平面形状は、向かい合う辺が平行な「くの字」状でもよい。
【００８２】
図１２は、本実施形態に係るカラーフィルタの分光特性の一例を示すグラフである。
【００８３】
液晶表示装置１に適用されているカラーフィルタ層１０は、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂを含む。曲線ＧＬは、緑フィルタ１０Ｇの分光特性である。曲線ＲＬは、赤フィルタ１０Ｒの分光特性である。曲線ＢＬは、青フィルタ１０Ｂの分光特性である。
【００８４】
可視域外（赤外域）で透過率が５０％となる緑フィルタ１０Ｇの半値波長Ｇｐは、およそ７９０ｎｍである。青フィルタ１０Ｂの透過率が５０％となる半値波長Ｂｐは、およそ８００ｎｍである。赤フィルタ１０Ｒの透過率が５０％となる半値波長Ｒｐは、およそ６００ｎｍである。７００ｎｍより長波長での緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの透過率は、３色間で異なっている。
【００８５】
赤外線センサとして機能する補償用光センサ１１ｂに適用される赤外線透過フィルタ、すなわち遮光パターンＢＭの赤外域の透過率は、例えば７００ｎｍより長波長の光の透過率が高いことを必要とされる。後述するように指入力のための肌色認識を行うためには、緑測定用の光センサ１１ｇの測定値と赤測定用の光センサ１１ｒの測定値とに対して、同一の演算、さらに、光学補償のために、できるだけ可視域外（たとえば、６７０ｎｍから６９０ｎｍ、又は、７００ｎｍより長波長）の測定値が残らないような演算（例えば、引き算）を行うことが好ましい。換言すれば、緑測定用の光センサ１１ｇの測定値と赤測定用の光センサ１１ｒの測定値とは、可能な限り可視光の量に近い値とするために、可視域である７００ｎｍより低波長の範囲の測定値が検出されるように修正されるべきである。少なくとも、緑測定用光センサ１１ｇの測定値は、緑フィルタ１０Ｇの可視域外（赤外線の波長域）の透過率が５０％となる半値波長Ｇｐより短波長域の光量が、抽出されるべきである。
【００８６】
図１３は、本実施形態に係る遮光パターンＢＭの分光特性の例を示すグラフである。本実施形態では、例えば、赤外線透過フィルタとして遮光パターンＢｌｋ１，Ｂｌｋ２が用いられる。遮光パターンＢｌｋ１，Ｂｌｋ２の透過率特性において、半値波長Ｐ１，Ｐ２は、およそ６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲に属する。この場合、上記した緑フィルタ１０Ｇ及び赤フィルタ１０ｒの可視域外（赤外域）の透過率が５０％となる半値波長Ｐ１，Ｐ２より長波長域の測定値を、光センサ１１ｇの測定値及び光センサ１１ｒの測定値から減算することができる。
【００８７】
一般に、液晶表示装置１用のカラーフィルタとして用いられる赤色顔料、緑色顔料、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５に代表される青色顔料を混合して得られる黒の遮光パターンＢｌｋ３の透過率は、図１３に示すように、赤外線域の透過率の立ち上がりが、およそ８００ｎｍとなる。この一般的な遮光フィルタＢｌｋ３を用いた場合には、７００ｎｍから８００ｎｍの波長域の可視域外の多くの測定値が演算後に残る場合がある。加えて、緑フィルタ１０Ｇと赤フィルタ１０Ｒの６７０ｎｍ以降の長波長側での透過率はそれぞれ異なるため、図１３に示す遮光パターンＢｌｋ３では正確な演算（減算）をすることが困難である。
【００８８】
後述するように、赤色顔料、緑色顔料、青色顔料の組み合わせでなく、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を主顔料とし、緑色顔料と、黄色顔料と赤色顔料とのうちの少なくとも一つと、を混合した遮光パターンＢＭを、赤外線透過フィルタとして用いることにより、可視域外（例えば、半値波長Ｐ１，Ｐ２より長波長）の測定値を極めて良好に削減するような演算（引き算）が可能となる。
【００８９】
本実施形態に係る遮光パターンＢＭは、可視域での透過率が５％以下であることが望ましい。可視域は、通常、光の波長で４００ｎｍから７００ｎｍである。上述したように、遮光パターンＢＭの半値波長を６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲に設定するためには、およそ６６０ｎｍ付近から赤外線透過率が立ち上がり、透過率が高くなる必要がある。遮光パターンＢＭの低透過率の波長範囲は、４００ｎｍから６５０ｎｍとしてもよい。なお、遮光パターンＢＭの透過率を４００ｎｍから６５０ｎｍの範囲で５％以下の低い値とすることは、遮光パターンＢＭに含まれる顔料の量を増やす、又は、遮光パターンＢＭの膜厚を厚くすることで極めて容易に実現可能である。半値波長Ｐ１，Ｐ２の波長位置も、同様に、顔料の量、後述する紫色顔料、緑色顔料、黄色顔料、赤色顔料の組成比、遮光パターンＢＭの膜厚などに基づいて、容易に調整することができる。遮光パターンＢＭに適用される緑色顔料としては、後述する種々の緑色顔料を適用することができる。遮光パターンＢＭの半値波長を６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲に設定するために、緑色顔料としては、赤外線透過率の立ち上がり（例えば半値波長）が、７００ｎｍから８００ｎｍの範囲にある緑色顔料が好ましい。半値波長を６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲に設定するための調整は、主に紫色顔料と緑色顔料とに基づいて実現される。
【００９０】
以下で、本実施形態の主要技術のうちの一つである光センサ１１ｇ、光センサ１１ｒ、補償用光センサ１１ｂと、指入力にかかわる肌色認識との関係について説明する。
【００９１】
図１４は、指の反射分光の一例を示すグラフである。
【００９２】
指の分光反射率は、およそ４５０ｎｍから７００ｎｍでブロードな反射色を持つ。指の分光反射率は、個人差が大きく指内部の光散乱の影響を受けやすい。メラニン、ヘモグロビンが指の呈色の中心となる。指の肌色は、図１４に示す緑色領域と赤色領域に区分され、緑フィルタ１０ｇと赤フィルタ１０ｒによる色分離と整合しやすい。
【００９３】
一般に、アモルファスシリコン又はポリシリコンなどによって形成されるシリコン系フォトダイオードは、７００ｎｍ以降の長波長域（例えば赤外線域に相当）にも感度を持ち、ダークカレントを発生しやすい。シリコン系フォトダイオードのダークカレントの量は、温度依存性を持つ。したがって、シリコン系フォトダイオードなどの光センサ１１ｇ，１１ｒにおいては、長波長域の受光量、ダークカレントのそれぞれ一定量をその測定値（受光感度）から差し引く演算処理によって、測定値を補償することができる。
【００９４】
本実施形態においては、可視域の光センサとして、緑測定用の光センサ１１ｇと赤測定用の光センサ１１ｒとが用いられる。この２つの光センサ１１ｇ，１１ｒから温度補償を含めた同一量の感度補償が行われる。本実施形態においては、青測定用の光センサを用いないため、青測定用の光センサの補償は考慮していない。
【００９５】
各光センサ１１ｇ，１１ｒに一定量の外光の入射があったとき、光センサ１１ｇの測定値をＶｇ、光センサ１１ｒの測定値をＶｒ、補償用光センサ１１ｂの測定値をＶｉｒとすると、緑の補償測定値（正味感度）Ｃｇは式（１）で求められる。赤の補償測定値Ｃｒは式（２）で求められる。
【００９６】
Ｃｇ＝Ｖｇ−Ｖｉｒ  …（１）
Ｃｒ＝Ｖｒ−Ｖｉｒ  …（２）
なお、光センサ１１ｇ，１１ｒ及び補償用光センサ１１ｂを含むセンサ領域８ｂに、受光素子の信号処理を行うトランジスタ又は減算処理を行うダイオードを備えてもよい。
【００９７】
以下で、透明パターン９の視野角制御と異なる他の役割について説明する。
【００９８】
補正測定値Ｃｇ，Ｃｒは、光センサ１１ｇ，１１ｒ及び補償用光センサ１１ｂの設定及び外光環境に依存し、指が液晶パネル６にある程度近づく（例えば６ｍｍ以下の距離）と、肌色として認識できる数値になりやすい。指入力を行う場合、液晶パネル６が完全に黒表示の時はないため、液晶表示装置１に内蔵されたバックライトの反射光、周囲環境の外光などを用いて。指を認識することが可能である。指の肌色の認識においては、ある程度の明るさがあれば、指が近づいたことを認識できる。指の近づきを認識した段階で、スリット状の透明パターン９から斜め光Ｚ１，Ｚ２を出射させ、指の３次元的な位置及び動きを高精度に認識することができる。この動作では、通常表示状態で斜め光Ｚ１，Ｚ２の出射を常に行う必要なく、斜め出射光による画質及びコントラストの低下を防止することができる。
【００９９】
例えば、セキュリティ確保のため、第三者視認を防止する必要がある場合に、指認識のための斜め光Ｚ１，Ｚ２より強度の高い斜め光Ｚ１，Ｚ２を出射させる。したがって、複数段階で斜め光Ｚ１，Ｚ２の出射強度を切り替える機能が、液晶表示装置１に備えられてもよい。
【０１００】
観察者は、当該液晶表示装置１の初期設定時に、設定画面を用いて自分の指の色を事前登録することが望ましい。また、三次元表示（立体表示）された押ボタン又はトラックボールで入力の感触を出す、又は、三次元ゲームなどでペットなどの動物を触る感触を出す、などの微妙な操作感を必要とする場合は、斜め光Ｚ１，Ｚ２を出射させればよい。一定強度の斜め光Ｚ１，Ｚ２を出射させることで、指と液晶画面との離間した数ｍｍの距離を正確に認識できる。初期設定では、例えば、液晶パネル６の特定部位に、斜め光出射を含む白表示をさせて、予め観察者の指を認識させる。本実施形態においては、指に代えて、白、肌色、緑、赤などの色を持つ樹脂製のペンなど、各種の入力指示体を用いるとしてもよい。
【０１０１】
液晶表示装置１は、複数の隣接するサブピクセルに、光センサ１１ｇ，１１ｒ、補償用光センサ１１ｂを備えている。このため、液晶表示装置１は、赤レーザ、緑レーザ、又は赤外光線などの光線のポインタを用いて表示画面への入力を直接受けるとしてもよい。さらに液晶表示装置１は、全画面で斜め出射光を出力させることによりスキャナー機能を実現可能である。換言すれば、液晶表示装置１は、簡易コピー機として用いることが可能である。
【０１０２】
以下に、本実施形態における各種の構成要素について説明する。
【０１０３】
遮光パターンＢＭ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（絵素）又はサブピクセルの周囲、又は、多角形画素又は多角形サブピクセルの両辺に配設される遮光パターンである。遮光パターンＢＭは、ブラックマトリクスと呼称されてもよい。本実施形態において、多角形画素又は多角形サブピクセルを区分けする遮光パターンＢＭの枠部ＢＭ１の向かい合う２辺のうちの少なくとも一つは、平面視において、枠部ＢＭ１の中央に線状の開口部を持つ。この線状の開口部には、透明パターン９が形成される。遮光パターンＢＭを形成する遮光層は、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、遮光層は、一般に感光性を持つ。遮光パターンＢＭは、露光・現像を含むフォトリソグラフィ法により遮光層をパターン形成することによって生成される。
【０１０４】
透明パターン９は、透明樹脂又はアクリル樹脂をパターン形成すること、又は、透明樹脂の塗布形成、によって生成される。透明パターン９は、若干量の顔料、紫外線吸収剤、又は、赤外線吸収剤を含有するとしてもよい。透明パターン９は、可視域で高い透過率を持つ透明樹脂によって形成される。遮光パターンＢＭと透明パターン９の形成順序は、どちらが先でもよい。
【０１０５】
本実施形態において、画素又はサブピクセルの平面視形状は、長方形、平行四辺形、くの字状多角形などのように、向かい合う辺が平行な多角形とする。
【０１０６】
視野角制御に用いる斜め光８の出射方向を考慮すると、サブピクセルの平面形状は、図１０に示す平行四辺形の組み合わせ、又は、図１１に示す「くの字状」の多角形が好ましい。特に、液晶パネル６で文字を表示する場合、文字表示の構成サブピクセル毎に出射方向が変わる図１０の平行四辺形のサブピクセルを適用することにより、効果的に第三者の視認性を低下させることができる。１つのサブピクセルに対して２以上のアクティブ素子１６ａ〜１６ｄを形成し、画素電極１５ａ〜１５ｄと導光電極１５ｅ，１５ｆとを異なるアクティブ素子１６ａ，１６ｂとアクティブ素子１６ｃ，１６ｄで分割駆動する手法を適用する場合、画素形状要因の寄与は少し低下する。なぜなら、この場合には、導光電極１５ｅ，１５ｆによって表示と切り離して斜め光Ｚ１，Ｚ２を制御することができるためである。さらに、導光電極１５ｅ，１５ｆを用いて斜め光Ｚ１，Ｚ２により第三者視認性を効果的に低下させるために、駆動電圧信号をランダマイズしてもよく、透明パターン９の形状・配置をランダマイズしてもよい。さらに、１つのサブピクセルに対して２以上のアクティブ素子１６ａ〜１６ｄを形成することは、必要時に斜め光Ｚ１，Ｚ２を出射させることができるので、先で説明したように、観察者の指の認識をより高精度に行うことができる。第三者の視認防止を行う必要がない場合、液晶表示装置の遮光バターンＢＭの枠部ＢＭ１には、透明パターン９が形成されなくてもよい。
【０１０７】
本実施形態において、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂなどのカラーフィルタの比誘電率は、比較的重要な特性である。カラーフィルタの比誘電率は、着色剤として添加する有機顔料の透明樹脂に対する比率（カラーフィルタとしての色再現）によってほぼ一義的に決定される。カラーフィルタ中の有機顔料の種類及び含有量は、液晶表示装置１として必要な色純度に基づいて設定され、この設定に応じてカラーフィルタの比誘電率もほぼ決定される。本実施形態においては、有機顔料の比率を高くし、カラーフィルタを薄膜化することで、比誘電率を４以上とすることが可能である。透明樹脂として高屈折率材料を用いることで、若干、カラーフィルタの比誘電率をアップさせることができる。有機顔料を用いたカラーフィルタの比誘電率は、概ね２．９から４．５の範囲とする。異なる色のサブピクセル間の比誘電率の値は、液晶表示での色むら及び光漏れを避けるために、±０．３以内としてもよい。本実施形態に係る駆動方式又はＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式の液晶表示装置１において、カラーフィルタ間の比誘電率の差が０．８又は１．０を超える場合には、液晶表示において色むら又は光漏れが生じることがある。カラーフィルタの比誘電率は、色剤である有機顔料の選択及び顔料比率、母材の樹脂及び分散材などの材料選択により、４．４以下に抑えることができる。
【０１０８】
緑フィルタ１０Ｇの有機顔料としては、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料よりハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料が好ましい。
【０１０９】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料の緑フィルタ１０Ｇは、急峻な分光特性カーブを持ち、かつ、ハロゲン化銅フタロシアニンの緑色顔料より高い透過率を持つ。
【０１１０】
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ１０Ｇの色剤とすることで、緑フィルタ１０Ｇの比誘電率を小さくすることができ、赤フィルタ１０Ｒと青フィルタ１０Ｂの持つ比誘電率の値に近づけることが容易となる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を用いた緑フィルタは、緑色顔料として旧来より一般的に用いられているハロゲン化銅フタロシアニンの緑フィルタより比誘電率が低くなる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ１０Ｇに用いることにより、緑フィルタ１０Ｇの比誘電率を赤フィルタ１０Ｒ及び青フィルタ１０Ｂの比誘電率とほぼ揃えることができる。例えば、電圧５Ｖ、１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚなどの液晶の駆動周波数で、青フィルタ１０Ｂおよび赤フィルタ１０Ｒのそれぞれ膜厚２．８μｍでの比誘電率を測定すると、その比誘電率はおよそ３〜３．９の範囲に入る。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を主たる色材（色調整として黄色顔料を加えてもよい）とする緑フィルタ１０Ｇの比誘電率はおよそ３．４〜３．７であり、この緑フィルタ１０Ｇの比誘電率は、他の２色の赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの比誘電率とほぼ整合させることができる。本実施形態のように共通電極１９（透明電極）の上にカラーフィルタが形成される構成の液晶表示装置１、又は、ＩＰＳと呼称される横電界方式の液晶表示装置１に対して、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの比誘電率を整合させることは好ましい。緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂのそれぞれ比誘電率が同じレベルであれば、液晶駆動時にカラーフィルタの比誘電率が異なるために光漏れが生じるなどの悪い影響を排除できる。例えば、ハロゲン化銅フタロシアニンを主たる色材とする緑フィルタの比誘電率は、およそ４．４〜４．６であり赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの比誘電率よりかなり大きくなる。
【０１１１】
液晶駆動において液晶の立ち上がりが光の短波長側（青サブピクセル）で速く、長波長側（赤サブピクセル）で遅い場合に、それぞれ着色サブピクセルの比誘電率の大きさを光の波長の順に調整してもよい。液晶表示装置１に用いられる液晶の誘電率異方性Δεの値よりも、カラーフィルタ構成部材の比誘電率の値を小さくすることで、液晶駆動に支障ない条件が得られる。ハロゲン化亜鉛フタロ緑色顔料を用いた緑フィルタ１０Ｇの分光特性において、青色側の透過率を低く維持して光の波長５３０ｎｍの緑色の透過率を高く維持することは、本実施形態のように光センサ１１ｇ，１１ｒの補償を行うために好ましい。カラーフィルタの形成には、通常、感光性のアクリル樹脂が用いられる。一般的に、アクリル樹脂など透明樹脂の比誘電率は概ね２．８である。本実施形態では、有機顔料の分散系である着色サブピクセルの比誘電率の下限を概ね２．９とする。
【０１１２】
以上説明した本実施形態においては、視野角制御用液晶パネル又は視野制御用画素を用いることなく、液晶表示装置１の視野角制御を実現することができる。本実施形態においては、液晶表示装置１が重くかつ厚くなることを防止し、かつ、開口率が低下することを防止し、視野角制御を効果的に行うことができる。本実施形態においては、光センサ１１ｇ，１１ｒの測定値の補償を行い、画面に対する入力操作を高精度で検出することができる。
【０１１３】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、上記第１の実施形態に係る液晶表示基板１３に用いられる透明樹脂及び有機顔料などの各種の材料の例について説明する。
【０１１４】
＜透明樹脂＞
遮光パターンＢＭ又はカラーフィルタ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、さらに、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、溶剤等を含有する。感光性樹脂又は非感光性樹脂などのような本実施形態で用いられる透明性の高い有機樹脂を総称して透明樹脂と呼ぶ。
【０１１５】
透明樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び感光性樹脂が含まれる。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、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材料を用いてもよい。
【０１１６】
＜アルカリ可溶性樹脂＞
本実施形態に用いられる遮光パターンＢＭ、透明パターン９、カラーフィルタの形成には、フォトリソグラフィ法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。これらの透明樹脂は、アルカリ可溶性を与えられた樹脂であることが望ましい。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であればよい。例えば、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、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が用いられる。これらの中でも、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又はノボラック系樹脂が好ましい。
【０１１７】
＜アクリル樹脂＞
本実施形態に係る透明樹脂の代表として、以下のアクリル系樹脂が例示できる。
【０１１８】
アクリル系樹脂としては、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。
【０１１９】
上記の単量体は、単独で、又は、２種以上を併用して使用することができる。本実施形態に係るアクリル樹脂として、これら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、及びフェニルマレイミド等の化合物との共重合体を用いるとしてもよい。
【０１２０】
感光性を有する樹脂を得るために、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、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としてもよい。また、感光性を有する樹脂を得るために、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、又はこの重合体とその他の（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としてもよい。
【０１２１】
＜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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
紫色顔料として、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。
【０１２５】
緑フィルタ１０Ｇに用いられる緑色顔料としては、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、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料であるＣ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８が好ましい。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料は、緑色顔料として旧来より一般的なハロゲン化銅フタロシアニンより比誘電率が低い。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ１０Ｇに用いることにより、緑フィルタ１０Ｇの比誘電率を、赤フィルタ１０Ｒの比誘電率、及び、青フィルタ１０Ｂの比誘電率とほぼ揃えることができる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を緑フィルタ１０Ｇに用いることにより、急峻な分光特性カーブで、かつ、高い透過率の緑フィルタ１０Ｇを生成することができる。
【０１２６】
カラーフィルタの比誘電率は、例えば、インピーダンスアナライザを用い、電圧５Ｖの条件にて、２４０Ｈｚの周波数で測定される。試料測定は、アルミニウム薄膜からなる導電膜をパターン形成したガラス基板上にカラーフィルタを塗布・硬膜し（膜厚は緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂで同じ膜厚）、さらにこのカラーフィルタの上にアルミニウム薄膜からなる導電膜パターンを形成し、このカラーフィルタの比誘電率を測定する。赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの比誘電率は、およそ３.２から３．８の範囲に入り、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料を用いた緑フィルタ１０Ｇの比誘電率は、およそ３．４から３．７の範囲となる。これに対して、ハロゲン化銅フタロシアニン緑色顔料を用いた緑フィルタ１０Ｇの比誘電率は、４．５前後となり赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの比誘電率よりかなり大きい。比誘電率の揃った緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂを用いることで、緑サブピクセル７Ｇ、赤サブピクセル７Ｒ、青サブピクセル７Ｂでの液晶駆動を均質なものとすることができ、より高い画質の液晶表示装置１を提供することができる。
【０１２７】
（第３の実施形態）
本実施形態では、遮光パターンＢＭとして用いることが可能な代表的顔料の組み合わせについて説明する。以下に示す有機顔料は、前記した透明樹脂（例えば、感光性アクリル樹脂）に分散させて用いることができる。なお、下記の黄色顔料及び赤色顔料は、第２の実施形態で説明された黄色顔料又は赤色顔料に置き換えることができる。
【０１２８】
＜有機顔料構成例１＞
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３  ３５％〜７０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４  ２０％〜４０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ  ２％〜５０％
＜有機顔料構成例２＞
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３  ３５％〜７０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３９  ２０％〜４０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６  ２％〜５０％
＜有機顔料構成例３＞
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３  ３５％〜７０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４  ２０％〜４０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８  ２％〜５０％
＜有機顔料構成例４＞
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３  ３５％〜７０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３９  ５％〜３０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ ２５４  ５％〜３０％
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ  ２％〜５０％
上記顔料比率は、全顔料を１００％としたときの質量パーセントである。
【０１２９】
上記のＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３（以下、Ｖ２３と称する）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４（以下、Ｒ２５４と称する）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６（以下、Ｇ３６と称する）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８（以下、Ｇ５８と称する）、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １３９（以下、Ｙ１３９と称する）のそれぞれは、下記の質量部にしたがって、分散剤とともに樹脂又は溶液に分散され、顔料ペーストとされる。
【０１３０】
アクリル樹脂溶液（固形分２０％）  ４０部
分散剤  ０．５部
シクロヘキサノン  ２３部
＜遮光パターンＢｌｋ１用の感光性組成物＞
遮光パターンＢｌｋ１用の感光性組成物の一例を以下に示す。下記の材料はいずれも質量部で示されている。
【０１３１】
Ｖ２３の顔料ペースト  ２０．６部
Ｒ２５４の顔料ペースト  ４．７部
Ｙ１３９顔料ペースト  １０．０部
Ｇ３６の顔料ペースト  ４．７部  
アクリル樹脂溶液  １４．０部
アクリルモノマー  ４．２部
開始剤  ０．７部
増感剤  ０．４部
シクロヘキサノン  ２７．０部  
ＰＧＭＡＣ  １０．９部
図１５は、遮光パターンＢｌｋ１の形成状態の第１の例を示す部分断面図である。
【０１３２】
遮光パターンＢｌｋ１用の感光性組成物は、乾燥・硬膜後の膜厚が２μｍとなるように、ガラスの透明基板２２上に形成される。図１５では、フォトリソグラフィ法を用いて遮光パターンＢｌｋ１が形成される。図１５の遮光パターンＢｌｋ１上には、アクリル樹脂の保護層２３が積層される。
【０１３３】
このように製造された遮光パターンＢｌｋ１の塗膜の分光特性は図１３に描画されている。図１３の分光特性に示すように、遮光パターンＢｌｋ１，Ｂｌｋ２は、光の波長４００ｎｍから波長５５０ｎｍまでの透過率が５％以下であり、分光透過率が５０％となる波長が６７０ｎｍより長波長側にある分光特性を持つ塗膜とする。光の波長４００ｎｍから波長５５０ｎｍの透過率が５％以下であり、分光透過率が５０％となる波長が６７０ｎｍより長波長側にある分光特性を持つ遮光パターンＢｌｋ１は、本実施形態で説明されるように、Ｖ２３の乾燥後、固形分比率（重量比）を１３％以上とし、かつ、赤色顔料又は緑色顔料をＶ２３と合わせた顔料比率を同様に２３％以上とし、乾燥・硬膜後の膜厚が２μｍとなるように、遮光パターンＢｌｋ１用の感光性組成物を、透明基板２２上に形成すればよい。Ｖ２３と混合する緑色顔料は、ハロゲン化亜鉛フタロシアニンの緑色顔料を適用してもよいが、ハロゲン化銅フタロ緑色顔料を適用することがより好ましい。Ｖ２３単体で遮光パターンＢｌｋ１の塗膜の分光透過率が５０％となる波長をおよそ６９０ｎｍとするには、Ｖ２３を顔料比率で７０％以上とすればよい。赤色顔料と黄色顔料にＶ２３を混合する系では、７０％を超えてＶ２３を増やしても、透過率が５０％となる波長を、長波長側にシフトさせることが困難である。したがって、Ｖ２３の顔料特性上、７００ｎｍ以降の長波長での透過率を維持しながら５０％透過率（半値）を長波長側にシフトさせることは困難となる。しかしながら、緑色顔料をＶ２３と混合する系では、透過率が５０％となる波長を６７０ｎｍから７９０ｎｍの範囲で調整できる。この場合、緑色顔料とＶ２３と黄色顔料にさらに赤色顔料を加えてもよい。なお、遮光パターンＢｌｋ１の分光特性は、顔料添加量を下げて、膜厚を厚くすることで調整してもよい。例えば、黄色顔料、赤色顔料、又は緑色顔料と、Ｖ２３の顔料比率を維持し、かつ、透明基板２２上の単位面積あたり総顔料量を、本実施形態と同等以上の量とする。本実施形態の赤外線透過フィルタとして機能する遮光パターンＢｌｋ１の分光特性において、黄色顔料の添加は、主に４５０ｎｍより短波長の光の透過を抑制する効果があり、さらに、赤色顔料の添加は、主に４５０ｎｍから５５０ｎｍの範囲の光の透過を抑制する効果がある。
【０１３４】
以下に、遮光パターンＢｌｋ２，Ｂｌｋ３の組成を説明する。
【０１３５】
＜分光特性Ｂｌｋ２の遮光パターン用の感光性組成物＞
遮光パターンＢｌｋ２用の感光性組成物の一例を以下に示す。下記の材料はいずれも質量部で示されている。
【０１３６】
Ｖ２３の顔料ペースト  １６部
Ｇ３６の顔料ペースト  １６部
Ｙ１３９の顔料ペースト  ８部
アクリル樹脂溶液  １４．０部
アクリルモノマー  ４．２部
開始剤  ０．７部
増感剤  ０．４部
シクロヘキサノン  ２７．０部
ＰＧＭＡＣ  １０．９部
＜遮光パターンＢｌｋ３用の感光性組成物＞
遮光パターンＢｌｋ３用の感光性組成物の一例を以下に示す。下記の材料はいずれも質量部で示されている。
【０１３７】
Ｖ２３の顔料ペースト  １５部
Ｇ３６の顔料ペースト  １５部
Ｙ１３９の顔料ペースト  ４部
Ｒ２５４の顔料ペースト  ６部
アクリル樹脂溶液  １４．０部
アクリルモノマー  ４．２部
開始剤  ０．７部
増感剤  ０．４部
シクロヘキサノン  ２７．０部
ＰＧＭＡＣ  １０．９部
表１に、各波長に対する遮光パターンＢｌｋ２，Ｂｌｋ３の可視域透過率を示す。
【表１】
0005915205.tif 000002
【０１３８】
表１に示されている可視域透過率（％）は、顔料濃度を上げる、膜厚を上げる、又は、V２３の顔料比率を高めにすることなどによって、低下させることができる。
【０１３９】
なお、長波長側における５０％の透過率の波長は、遮光パターンＢｌｋ２で約７４５ｎｍであり、遮光パターンＢｌｋ３で約７３９ｎｍである。
【０１４０】
以下で、図１６乃至図１８を用いて、本実施形態の変形例を説明する。
【０１４１】
図１６は、遮光パターンＢＭの形成状態の第２の例を示す部分断面図である。
【０１４２】
この図１６では、透明基板２２上に、対向電極１９（透明導電膜）が膜付けされ、その後に遮光パターンＢＭと保護層２３とが形成される。対向電極１９の膜付けは、例えば、スパッタリング装置によって行われる。
【０１４３】
図１７は、遮光パターンＢＭの形成状態の第３の例を示す部分断面図である。
【０１４４】
この図１７では、透明基板２２上に遮光パターンＢＭが形成され、その後、遮光パターンＢＭの形成された透明基板２２の面に対向電極１９が膜付けされ、保護層２３が形成される。
【０１４５】
図１８は、遮光パターンＢＭの形成状態の第４の例を示す部分断面図である。
【０１４６】
この図１８では、透明基板２２に、遮光パターンＢＭ及び保護層２３が形成され、保護層２３上に櫛歯状の対向電極１９が形成される。櫛歯状の対向電極１９は、例えばフォトリソグラフィ法によってパターン形成される。この図１８の断面は、対向電極１９の櫛歯部の長尺方向に垂直であるとする。図１８の遮光パターンＢＭは、サブピクセルの開口部を形成する枠部ＢＭ１と、当該開口部の中央で二分するようにサブピクセルを１／２に区分けする中央部ＢＭ２とを備える。
【０１４７】
以上で説明した液晶表示基板は、カラーフィルタを備えていないため、モノクロ表示の液晶表示装置に適用可能である。
【０１４８】
さらに、本実施形態に係る液晶表示基板を備えた液晶表示装置は、例えば、バックライトが赤・緑・青などの個別発光ＬＥＤ素子を備え、フィールドシーケンシャル法を適用することによって、カラー表示を行うことができる。
【０１４９】
本実施形態に係る液晶表示基板は、赤・緑・青などのカラーフィルタを備えたアレイ基板と貼り合わせて用いられるとしてもよい。このように、カラーフィルタをアレイ基板に形成することで、カラー表示を行うことができる。
【０１５０】
（第４の実施形態）
本実施形態においては、先で説明された図５を参照して、遮光パターンＢＭの開口部に緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂを配設した液晶表示基板１３について説明する。
【０１５１】
本実施形態において、透明基板２２上に遮光パターンＢＭが形成されるまでの製造工程は、上記第３の実施形態で説明した工程と同様とする。なお、一つのサブピクセルの両辺に位置する遮光パターンＢＭの枠部ＢＭ１のスリットには、遮光パターンＢＭ形成後、アルカリ可溶型の感光性のアクリル樹脂を用い、フォトリソグラフィ法によって透明パターン９が形成される。対向電極１９は、透明導電膜であり、遮光パターンＢＭ及び透明パターン９を覆うように膜付けされる。
【０１５２】
本実施形態では、対向電極１９まで形成された後、後述する着色分散液、及び表２に示す組成のカラーレジストを用いて、順次、緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂなどの各種のカラーフィルタが形成される。
【表２】
0005915205.tif 000003
【０１５３】
＜カラーフィルタの形成＞
［カラーフィルタ形成用分散液］
カラーフィルタに分散される有機顔料として、例えば以下の顔料が用いられる。
【０１５４】
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ
１７７
緑色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅ
ｌｌｏｗ １５０
青色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏ
ｌｅｔ ２３
上記の顔料を用いて、赤色、緑色、及び青色の各色分散液（ペースト）が生成される。
【０１５５】
［赤色分散液］
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ２５４  １８質量部
赤色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １７７  ２質量部
アクリルワニス（固形分20質量％）  １０８質量部
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５時間分散し、５μｍフィルタで濾過し、赤色分散液が生成される。
【０１５６】
［緑色分散液］
緑色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ５８  １６質量部
緑色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０  ８質量部
アクリルワニス（固形分２０質量％）  １０２質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色分散液と同様の生成方法を用いて、緑色分散液が生
成される。
【０１５７】
［青色分散液］
青色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５  ５０質量部
青色顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３  ２質量部
分散剤  ６質量部
アクリルワニス（固形分２０質量％）  ２００質量部
上記の組成の混合物に対して、赤色分散液と同様の生成方法を用いて、青色ペーストが生成される。
【０１５８】
露光・現像及び硬膜後の緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂの膜厚は、例えば２μｍとされる。
【０１５９】
保護層２３は、アルカリ可溶型の感光性のアクリル樹脂を用い、フォトリソグラフィ法で、乾燥・硬膜後の膜厚が例えば０．６μｍとなるように、形成される。
【０１６０】
サブピクセルの遮光パターンＢＭの中央部ＢＭ２の上には、０．６μｍの凹部２０が形成される。
【０１６１】
（第５の実施形態）
本実施形態においては、図１９乃至図２４を用いて、液晶表示装置の視野角制御について説明する。
【０１６２】
図１９は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の構成の一例を示す断面図である。
【０１６３】
本実施形態に係る液晶表示装置１００のアレイ基板１７０は、一つのサブピクセルに４個のアクティブ素子１６ａ〜１６ｄを備える。液晶表示基板１３０は、複数の緑フィルタ１０Ｇ、赤フィルタ１０Ｒ、青フィルタ１０Ｂを備えるカラーフィルタ層１０を備える。
【０１６４】
液晶パネル６０は、液晶表示基板１３０とアレイ基板１７０に液晶層１８が挟まれた基本構成を持つ。液晶パネル６０の表裏には、偏光板２６及び位相差板などが貼付される。
【０１６５】
バックライトユニット２７は、液晶パネル６０の裏面側に、光制御素子２８を介して備えられる。
【０１６６】
バックライトユニット２７は、液晶パネル６０の裏面の両側部、又は、液晶パネル６０の裏面に、ＬＥＤなどの固体発光素子２９ａ，２９ｂの並びを備える。
【０１６７】
バックライトユニット２７は、拡散板、導光板、偏光分離フィルム、再帰反射偏光素子などを備えるとしてもよい。バックライトユニット２７の光源としては、発光波長域に赤、緑、青の３波長を含む複数の白色ＬＥＤを適用することができる。光源として、ＧａＮ系青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光物質を組み合わせた擬似白色ＬＥＤが適用されてもよい。擬似白色ＬＥＤの場合、演色性を高めるために、赤色ＬＥＤなど１色以上の主要ピークを有するＬＥＤがあわせて用いられてもよい。例えば、青色ＬＥＤには、赤・緑色の蛍光体を組み合わせた光源が用いられてもよい。それぞれが赤色、緑色、青色を個別発光する複数のＬＥＤが光源として用いられてもよい。このように、赤色、緑色、青色の個別発光を行う複数のＬＥＤを用い、フィールドシーケンシャル（時分割）の発光を液晶駆動と同期させることにより、カラーフィルタを用いなくてもカラー表示を行うことができる。バックライトユニット２７の両端にある固体発光素子２９ａ，２９ｂを液晶表示と同期するように交互に発光させ、観察者の右目３０ａ、左目３０ｂにそれぞれ入射させることで３次元表示を行うことができる。
【０１６８】
バックライトユニット２７は、赤色、緑色、青色のＬＥＤに加えて、７００ｎｍより長波長の赤外線発光素子を備えるとしてもよい。赤外線発光素子は、青色ＬＥＤ又は紫色ＬＥＤに、赤外線光への変更のための蛍光体を塗布した発光素子としてもよく、赤外線を発光する半導体レーザとしてもよい。赤外線発光素子は、例えばＧａＡｓＰ、ＧａＡＬＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰなどの赤外線発光ＬＥＤでもよい。例えば、赤外線発光素子は、バックライトユニット２７の端部又はコーナー部に備えられてもよく、赤色、緑色、青色のＬＥＤと同列にまたは交互に並べられてもよい。バックライトユニット２７では、各色のＬＥＤと赤外線発光素子とが、それぞれライン状に配列されるとしてもよい。液晶表示装置に対して指又はポインタによって入力操作を行う場合、赤外線発光素子から発光される赤外線が、指又はポインタの照明光として用いられるとしてもよい。
【０１６９】
メタクリル樹脂などからなる光制御素子２８は、例えば、半円柱状レンズ３１と三角柱状プリズム３２を表裏に一体化した樹脂シートとしてもよい。図１９は、半円柱状レンズ３１と三角柱状プリズム３２との長尺方向に、ほぼ垂直な断面である。半円柱状レンズ３１及び三角柱状プリズム３２の光軸の角度と、液晶表示装置１００の画素配列との間に、角度θを付与することで３次元表示でのモアレを軽減できる。な、光軸は、半円柱状レンズ３１、三角柱状プリズム３２のそれぞれの稜線方向を意味するものとする。モアレの緩和は、θが４５度に近い大きな角度にすることで大きな効果を得ることができる。しかしながら、角度θを４５度とすると偏光板又は位相差の光軸と干渉することがある。したがって、角度θは４５度よりある程度小さい角度をその上限とする。偏光板と液晶パネル６０のアライメント誤差（±２°）を考慮すると、角度θの最大値は、４３度以下とすることができる。逆に、２次元表示時のモアレは、θがゼロに近いと大きな（低周波の）モアレが目立ち、明暗又は色ムラとして視認されやすくなる。
【０１７０】
光制御素子２８は、観察者（使用者）の目に入りにくく、第三者の視認を防止するために、液晶パネル６０の裏面側とバックライトユニット２７との間に設置され、出射光に方向性を与える。光制御素子２８は、プリズムシートとレンズシートとが互いに背中合わせの状態で一体化された構成を持つ。
【０１７１】
プリズムシートは、複数の三角柱状プリズム３２を、この三角柱状プリズム３２の側面の長手方向（長尺の方向、稜線方向、又は、光軸の方向）が平行となるように、かつ、断面の三角形が同じ方向を向くように並べて形成される。
【０１７２】
レンズシートは、複数の半円柱状レンズ３１を、この半円柱状レンズ３１の側面の長手方向が平行となるように、かつ、断面の半円の円弧が同じ方向を向くように並べて形成される。
【０１７３】
本実施形態において、三角柱状プリズム３２の断面は、例えば二等辺三角形状とする。三角柱状プリズム３２の先端の角度（二等辺三角形の頂角）を調整することにより、液晶パネル６０の法線方向に対する光源からの光の出射角（配光角）を設定できる。光制御素子２８は、角度θの異なる２以上の三角柱状プリズムのシートを組み合わせて構成されるとしてもよい。
【０１７４】
図２０は、本実施形態に係る液晶表示装置１００に備えられる液晶パネル６０の一例を示す部分断面図である。赤サブピクセルは緑サブピクセル、青サブピクセルと隣接している。液晶分子Ｌ１〜Ｌ１４は、駆動電圧印加前の初期配向状態であり、垂直配向である。図２０に示されていない偏光板は、クロスニコルでノーマリーブラックとする。液晶層１８は、誘電率異方性が負の液晶を含む。液晶表示基板１３０は、保護層２３上に、対向電極１９ａ，１９ｃ，１９ｅ，１９ｆを備えている。対向電極１９ａ，１９ｃ，１９ｅ，１９ｆは、櫛歯状に形成される。図２０は、対向電極１９ａ，１９ｃ，１９ｅ，１９ｆの長手方向に垂直な断面である。
【０１７５】
アレイ基板１７０は、画素電極１５ａ，１５ｃ及び導光電極１５ｅ，１５ｆ及び共通電極２１ａ，２１ｃを備える。画素電極１５ａ，１５ｃ及び導光電極１５ｅ，１５ｆは、図２０で省略されているそれぞれ異なるアクティブ素子に電気的に接続される。
【０１７６】
図２１は、表示制御用の一方の画素電極１５ａに駆動電圧が印加された状態の液晶パネル６０の一例を示す部分断面図である。
【０１７７】
表示制御用の一方の画素電極１５ａのみに駆動電圧が印加されると、液晶分子Ｌ４〜Ｌ１０は、電気力線に垂直な方向に倒れ、出射光Ｚ３が、例えば観察者の右目に出射される。液晶分子Ｌ４は、画素電極１５ａと共通電極２１ａの端部との間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子Ｌ４の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。
【０１７８】
図２２は、表示制御用の他方の画素電極１５ｃに駆動電圧が印加された状態の液晶表示パネル６０の一例を示す部分断面図である。
【０１７９】
表示制御用の他方の画素電極１５ｃのみに駆動電圧が印加されると、液晶分子Ｌ５〜Ｌ１１は、電気力線に垂直な方向に倒れ、出射光Ｚ４が、例えば観察者の左目に出射される。液晶分子Ｌ１１は、画素電極１５ｃの端部と共通電極２１ｃとの間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子Ｌ１１の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。
【０１８０】
図２３は、視野角制御用の一方の導光電極１５ｅに駆動電圧が印加された状態の液晶パネル６０の一例を示す部分断面図である。
【０１８１】
視野角制御用の一方の導光電極１５ｅに駆動電圧が印加されると、液晶分子Ｌ１〜Ｌ３は、電気力線に垂直になる方向に倒れ、斜め光Ｚ１が出射される。液晶分子Ｌ３は、視野角制御用の導光電極１５ｅの端部と共通電極２１ａとの間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子Ｌ３の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。このように、視野角制御用の導光電極１５ｅに駆動電圧を印加することにより、斜め光Ｚ１が出射され、観察者の周囲にいる第三者の視認を防ぐことができる。
【０１８２】
図２４は、視野角制御用の他方の導光電極１５ｆに駆動電圧が印加された状態の液晶表示パネルの一例を示す部分断面図である。
【０１８３】
視野角制御用の他方の導光電極１５ｆに駆動電圧が印加されると、液晶分子Ｌ１２〜Ｌ１４は、電気力線に垂直になる方向に倒れ、斜め光Ｚ２が出射される。液晶分子Ｌ１２は、視野角制御用の他方の導光電極１５ｆの端部と共通電極２１ｃとの間に形成される強い電場で他の液晶分子より早く倒れ始める。この液晶分子Ｌ１２の動作は、液晶動作のトリガとなり、液晶の応答性を高める。このように、視野角制御用の他方の導光電極１５ｆに駆動電圧を印加することにより、斜め光Ｚ２が出射され、第三者の視認を防ぐことができる。
【０１８４】
以上で説明された表示制御用の画素電極１５ａ，１５ｃと、視野角制御用の導光電極１５ｅ，１５ｆとは、それぞれ個別のアクティブ素子に接続されている。これにより、観察者の右目用の光Ｚ３、観察者の左目用の光Ｚ４、一方の方向の斜め光Ｚ１、他方の方向への斜め光Ｚ２を、それぞれ独自のタイミングで出射することができる。
【０１８５】
本実施形態においては、表示制御用の画素電極１５ａ，１５ｃを一つのアクティブ素子に接続し、斜め視認性の効果を出す視野角制御用の導光電極１５ｅ，１５ｆを別の一つのアクティブ素子に接続してもよい。この場合、一つのサブピクセルにアクティブ素子が合計で２つ備えられる。
【０１８６】
本実施形態に係る液晶表示装置１００は、指などのポインタを認識する場合に、視野角制御用の導光電極１５ｅ，１５ｆに駆動電圧を印加し、斜め光Ｚ１，Ｚ２を出射してもよい。光センサ１１ｇ，１１ｒは、ポインタからの反射光を検出する。これによりポインタの認識を高精度に行うことができる。
【０１８７】
図２５は、本実施形態に係る液晶表示基板１３０の縁領域の一例を示す部分断面図である。この図２５は、液晶表示基板１３０の透明基板２２を上、保護層２３を下に図示している。
【０１８８】
液晶パネル６０は、平面視で、有効表示領域Ｅ１（画像表示領域）と、この有効表示領域Ｅ１の周辺を囲む縁領域Ｅ２とを備える。縁領域Ｅ２では液晶配向が乱れている場合があり、バックライトユニット２７からの光の漏れを少なくする必要がある。本実施形態においては、液晶表示基板１３０の縁領域Ｅ２における漏れ光を少なくするために、青フィルタ１０Ｂが縁領域Ｅ２の遮光パターンＢＭに対して積層される。なお、遮光パターンＢＭに対して積層されるカラーフィルタは、緑フィルタ１０Ｇ又は赤フィルタ１０Ｒでもよい。
【０１８９】
図２５では、透明導電膜である対向電極１９ａ，１９ｃの間にスリット３３が形成されている。スリット３３は、図４乃至図６に示されている凹部２０と同様に、液晶の初期配向時にプレチルトを付与する作用があり、液晶応答を高速化することができる。
【０１９０】
一般的な垂直配向液晶は、例えば８９度の傾斜角（プレチルト角）を持つ。プレチルト角が付与された垂直配向液晶は、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。
【０１９１】
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しなくても、アレイ基板１３０と対向基板１７０との間の斜め方向の電気力線（斜め電界）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必要はない。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、ＦＰＡ（Fieled-induced Photo-reactive Alignment）法又はＰＳＡ（Polymer Sustained Alignment）法を用いて、液晶に例えば８９．７°から８８°程度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１００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。ＦＰＡ法又はＰＳＡ法では、予め液晶セルの内面に感光性の配向膜を形成して、又は、感光性の重合組成物を添加した液晶を用いて、液晶セル化された後に、画素電極１５ａ，１５ｃ及び導光電極１５ｅ，１５ｆ等に駆動電圧を印加しながら紫外線などの光が照射され、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。
【０１９２】
なお、ＩＰＳ又はＥＣＢなどのような水平配向の液晶を用いる液晶表示装置では、ラビング又は光配向などの配向処理の工程が不可欠である。さらにＩＰＳ又はＥＣＢなどのような水平配向の液晶を用いる液晶表示装置では、液晶の配向方向と偏光板との厳密な光軸合わせが必要である。偏光板との厳密な光軸合わせが不必要な垂直配向の液晶を用いる液晶表示装置は、ＩＰＳ又はＥＣＢより黒表示の品質が高い。
【０１９３】
上記各実施形態で説明されたアクティブ素子１６ａ〜１６ｄは、シリコン半導体によって形成されてもよく、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アクティブ素子１６ａ〜１６ｄが形成された場合、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又はフォトダイオード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。チャネル材料として、錫やチタンなど他の金属酸化物を加えた複合酸化物が用いられてもよい。
【０１９４】
上記各実施形態において、光センサ１１ｇ，１１ｒ及び補償用光センサ１１ｂは、例えば、薄膜トランジスタ又はＰＩＮダイオードで形成された受光素子を含むとしてもよい。
【０１９５】
上記の各実施形態は、発明の趣旨が変わらない範囲で様々に変更して適用することができる。
【符号の説明】
【０１９６】
１，１００…液晶表示装置、２…表示素子走査部、３…センサ走査部、４…表示素子駆動部、５…センサ読取部、６，６０…液晶パネル、７Ｇ，７Ｒ，７Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ…サブピクセル、８ａ…表示領域、８ｂ…センサ領域、９…透明パターン、１０Ｇ…緑フィルタ、１０Ｒ…赤フィルタ、１０Ｂ…青フィルタ、１１ｇ，１１ｒ…光センサ、１１ｂ…補償用光センサ、１２…演算部、１２ｇ…緑演算部、１２ｒ…赤演算部、ＢＭ，Ｂｌｋ１〜Ｂｌｋ３…遮光パターン、ＢＭ１…枠部、ＢＭ２…中央部、１３，１３０…液晶表示基板、１４…遮光膜、１５ａ〜１５ｄ…画素電極、１５ｅ，１５ｆ…導光電極、１６ａ〜１６ｄ…アクティブ素子、１７，１７０…アレイ基板、１８…液晶層、１９…対向電極、２０…凹部、２１ａ〜２１ｆ…共通電極、２２，２４…透明基板、２３…保護層、２５ａ〜２５ｃ…絶縁層、２６…偏光板、２７…バックライトユニット、２８…光制御素子、２９ａ，２９ｂ…固体発光素子、３１…半円柱状レンズ、３２…三角柱状プリズム。
【図１】
0005915205.tif 000004
【図２】
0005915205.tif 000005
【図３】
0005915205.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005915205.tif 000019
【図１７】
0005915205.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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