(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視で互いに平行な少なくとも２つの側辺部を有する複数の多角形画素を形成し、前記複数の多角形画素のそれぞれには、前記複数の多角形画素のそれぞれを縦方向に２分する画素中央線に対して線対称に配置される２つの画素電極と２つの液晶駆動素子とを備えるアレイ基板と、
前記アレイ基板と向かい合う液晶層と、
第１の透明基板と、前記第１の透明基板の上に形成されて平面視で前記複数の多角形画素に対応する複数の開口部を形成するとともに前記側辺部に位置する第１の遮光層と、前記第１の遮光層が形成された前記第１の透明基板の上に形成された透明樹脂層と、前記透明樹脂層の上に形成された第２の遮光層とを有し、前記液晶層を介して前記アレイ基板と向かい合い、観察者側の表面が表示面となる対向基板と、
前記アレイ基板に対して前記液晶層と反対側に配置されたバックライトユニットと、
前記バックライトユニットから出射される光の角度を観察者の両眼と前記表示面との距離に対応して制御する角度制御部と、
前記表示面から出射される出射光の出射角を調整する光制御素子と、
を具備し、
前記第１の遮光層に含まれる第１の線状パターンの延在方向に延びる中心線と、前記第２の遮光層に含まれる第２の線状パターンの延在方向に延びる中心線とは、前記側辺部において平面視で重なり、
前記第１の線状パターンの線幅と前記第２の線状パターンの線幅とは、異なる、
液晶表示装置。
【請求項２】
前記アレイ基板は、
第２の透明基板と、
前記第２の透明基板の上に形成され、前記画素中央線に対して線対称に配置される複数の共通電極と、
前記複数の共通電極を覆う絶縁層と、
を具備し、
前記２つの画素電極は、前記絶縁層の上に形成され、
前記共通電極は、平面視で、前記側辺部の外に向けて前記２つの画素電極よりもはみ出している、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記バックライトユニットは、エッジライト型バックライトユニットであり、
前記液晶層の液晶分子を駆動するために、前記２つの画素電極に電圧を印加するタイミングと前記バックライトユニットの発光タイミングとを同期させて前記２つの画素電極及び前記バックライトユニットを制御する発光処理部をさらに具備する、
請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記バックライトユニットは、
可視光を発光する第１の固体発光素子と、
赤外光を発光する第２の固体発光素子と
を具備し、
前記アレイ基板は、
可視光検出に用いられる第１の光センサと、
赤外光検出に用いられる第２の光センサと、
を具備し、
前記第２の固体発光素子の発光タイミングと前記第２の光センサの検出タイミングとを同期させて前記第２の固体発光素子及び前記第２の光センサを制御し、前記第２の光センサの検出データに基づいて、前記第１の固体発光素子から出射される光の角度を変更する検出処理部を
さらに具備する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第２の光センサはシリコンフォトダイオードである、
請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記対向基板における前記複数の開口部のそれぞれに対して、赤フィルタ、緑フィルタ、及び青フィルタのいずれかが配置されている、
請求項４又は５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の遮光層は、
光波長６８０ｎｍ以下の光波長領域の透過率よりも光波長６８０ｎｍを超える光波長の領域の透過率の方が高い透過率特性、又は、光波長８００ｎｍ以下の光波長領域の透過率よりも光波長８００ｎｍを超える光波長の領域の透過率の方が高い透過率特性を有し、
前記対向基板は、
平面視で、前記第２の遮光層と、前記赤フィルタ、前記緑フィルタ、及び前記青フィルタのうちのいずれかとの重なる部分を具備し、
前記第２の光センサは、
入射した光を、前記重なる部分を経由して検出する、
請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２の遮光層は、
少なくともＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を含む、
請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記バックライトユニットは、
固体発光素子を備え、
前記角度制御部は、
前記固体発光素子の姿勢を変更するピエゾ素子を備える、
請求項１から８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記光制御素子は、
前記縦方向に延びる半円柱状レンズと、
前記縦方向に延びる三角柱状レンズと、
を備える、
請求項１から９のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶駆動素子は、
ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットニウム、ゲルマニウムのうちの２種以上の金属酸化物を含むチャネル層を具備する薄膜トランジスタであり、前記２つの画素電極と電気的に接続される、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層の液晶分子は、
負の誘電率異方性を持ち、初期配向が前記アレイ基板および前記対向基板の基板面に対して垂直である、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
平面視で互いに平行な少なくとも２つの側辺部を有する複数の多角形画素が形成された液晶表示装置において観察者側の表示面を構成する基板として用いられる液晶表示装置用基板であって、
透明基板と、
前記透明基板の上に形成され、平面視で前記複数の多角形画素に対応する複数の開口部を形成するとともに前記側辺部に位置する第１の遮光層と、
前記第１の遮光層が形成された前記透明基板の上に形成された透明樹脂層と、
前記透明樹脂層の上に形成された第２の遮光層とを具備し、
前記多角形画素は、平面視で少なくとも２つの辺が平行な多角形であり、
前記第１の遮光層に含まれる第１の線状パターンの延在方向に延びる中心線と、前記第２の遮光層に含まれる第２の線状パターンの延在方向に延びる中心線とは、前記側辺部において平面視で重なり、
前記第１の線状パターンの線幅と前記第２の線状パターンの線幅とは、異なり、
前記第１の遮光層は、遮光性色材の主材としてカーボンを含むカーボン遮光層であり、
前記第２の遮光層は、遮光性色材の主材として複数の有機顔料を含む有機顔料遮光層である、液晶表示装置用基板。
【請求項１４】
前記複数の開口部のそれぞれに対して、赤フィルタ、緑フィルタ、及び青フィルタのいずれかが配置されている、
請求項１３に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項１５】
平面視で、前記第２の遮光層と、前記赤フィルタ、前記緑フィルタ、及び前記青フィルタのうちのいずれかとの重なる部分を具備する、
請求項１４に記載の液晶表示装置用基板。
【請求項１６】
前記第２の遮光層は、
少なくともＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を含む、
請求項１５に記載の液晶表示装置用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元表示又は３次元（立体画像）表示が可能な液晶表示装置、及び液晶表示装置用基板に関する。
本願は、２０１２年１２月２７日に出願された日本国特願２０１２−２８６２２５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液晶表示装置に備えられる液晶パネルは、２つの基板によって液晶層が挟まれる構成を持つ。２つの基板のそれぞれは、例えば、ガラスなどのような透明基板を含む。液晶パネルの表側及び裏側には、偏光板、又は、偏光板及び位相差板が備えられる。【０００３】
３次元表示可能又は視野角制御可能な液晶表示装置は、バックライトユニット又は外部光源を用いて発光する。３次元表示可能又は視野角制御可能な液晶表示装置は、液晶パネルの表面から観察者側（外部側）へ出射される光の角度を、表示目的に応じて制御する。【０００４】
３次元表示可能な液晶表示装置又はディスプレイ装置では、様々な表示方式が用いられる。３次元表示方式は、例えば、眼鏡を使用する方式、眼鏡を使用しない方式を含む。眼鏡を使用する方式は、例えば、色の違いを利用するアナグリフ方式又は偏光を利用する偏光眼鏡方式などを含む。眼鏡を使用する方式では、３次元表示時に観察者が専用の眼鏡をかける必要があり、煩わしい。ゆえに、近年の３次元表示においては、眼鏡を使用しない方式の要望が強くなっている。【０００５】
液晶パネルから単数の観察者（以下、「２眼式」と表記する場合がある）又は複数の観察者（以下、「多眼式」と表記する場合がある）に対する出射光の角度を調整するために、液晶パネルの表面又は裏面に光制御素子を設置する技術が検討されている。眼鏡を使用しない方式の液晶表示装置において光制御素子が用いられる場合がある。【０００６】
光制御素子の一例として、光学レンズを２次元配列し、規則的な屈折を実現するレンチキュラレンズが用いられる。レンチキュラレンズは、透明樹脂などをシート状に加工して形成されてもよい。この場合、レンチキュラレンズは、液晶表示装置の表面又は裏面に貼付することにより用いられる。【０００７】
特許文献１（日本国特許第４０１０５６４号公報）、特許文献２（日本国特許第４２１３２２６号公報）は、レンチキュラレンズ又はレンチキュラスクリーンを用いた３次元表示技術を開示する。特許文献１は、表示素子（画素又はサブピクセル）を平行四辺形又は三角形状に形成し、又は表示素子をオフセットで配置し、実質的に画素又はサブピクセルの配列と、レンチキュラレンズ又はレンチキュラスクリーンとの間に角度を持たせる。特許文献１は、特許文献２と同様に、連続的な（滑らかな）水平視差を観察者に与える。しかしながら、特許文献１においては、実質的に斜めに配置した画素配列と、この画素配列と交差するレンチキュラスクリーンのエッジとにより、表示にギザツキが発生する場合がある。【０００８】
特許文献３〜８（日本国特開２０１０−５０６２１４号公報、日本国特開２０１０−５２４０４７号公報、日本国特開２０１０−５４１０１９号公報、日本国特開２０１０−５４１０２０号公報、日本国特許第４６５５４６５号公報、日本国特許第３９３００２１号公報）は、凸状のレンズを備えたプリズムシートを開示する。【０００９】
特許文献９（日本国特開２０１０−２１０９８２号公報）は、裸眼での立体表示のための視差バリアを開示する。特許文献９の［００１６］［００６０］段落では、視差バリアとカラーフィルタとの間に透光膜が形成される構成により、視差バリアとカラーフィルタとの間に３次元表示に必要な間隔が確保される。【００１０】
特許文献９は、視差バリアが導電性であることを開示するが、カラーフィルタに通常形成されているブラックマトリクスとこの視差バリアとの関係で開口率を増加させることは開示されていない。例えば、特許文献９の図９において、視差バリアは一部の画素（Ｂ、Ｇ、Ｒ）と重なる位置に配置されており、透過率は低下しやすい。加えて、特許文献９の画素断面構造と推測される図１０には、ブラックマトリクス４１が図示されている。視差バリアはカラーフィルタ６を横切るように形成されているため、透過率が低下する場合があると推測される。特許文献９で説明されている視差バリア構成は、視差バリアが導電性であるため、インセル方式の静電容量方式のタッチセンシングに採用することが困難である。【００１１】
特許文献９で説明されている視差バリアは、導電性であることを必要な要件としている。特許文献９の［００２５］［００５４］段落で説明されているように、視差バリアは、クロム又はアルミニウム等の金属薄膜を用いて形成される。特許文献９の視差バリアの成膜方法などから製造コストは高くなると推測される。加えて、遮光性のブラックマトリクス４１を形成する製造方法において、どのようにアライメントを実施するか検討されていない。通常、ブラックマトリクスはカーボンなどの遮光性色材を高い濃度で含有し、同様に視差バリアも遮光性を持つ場合がある。このように、ブラックマトリクスと視差バリアとが遮光性を持つ場合、フォトアライメントが困難な場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】日本国特許第４０１０５６４号公報
【特許文献２】日本国特許第４２１３２２６号公報
【特許文献３】日本国特開２０１０−５０６２１４号公報
【特許文献４】日本国特開２０１０−５２４０４７号公報
【特許文献５】日本国特開２０１０−５４１０１９号公報
【特許文献６】日本国特開２０１０−５４１０２０号公報
【特許文献７】日本国特許第４６５５４６５号公報
【特許文献８】日本国特許第３９３００２１号公報
【特許文献９】日本国特開２０１０−２１０９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、明るい２次元表示又は３次元表示が可能な液晶表示装置、及び液晶表示装置用基板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】
【００１４】
本発明の第１態様の液晶表示装置は、平面視で互いに平行な少なくとも２つの側辺部を有する複数の多角形画素を形成し、前記複数の多角形画素のそれぞれには、前記複数の多角形画素のそれぞれを縦方向に２分する画素中央線に対して線対称に配置される２つの画素電極と２つの液晶駆動素子とを備えるアレイ基板と、前記アレイ基板と向かい合う液晶層と、第１の透明基板と、前記第１の透明基板の上に形成されて平面視で前記複数の多角形画素に対応する複数の開口部を形成するとともに前記側辺部に位置する第１の遮光層と、前記第１の遮光層が形成された前記第１の透明基板の上に形成された透明樹脂層と、前記透明樹脂層の上に形成された第２の遮光層とを有し、前記液晶層を介して前記アレイ基板と向かい合い、観察者側の表面が表示面となる対向基板と、前記アレイ基板に対して前記液晶層と反対側に配置されたバックライトユニットと、前記バックライトユニットから出射される光の角度を観察者の両眼と前記表示面との距離に対応して制御する角度制御部と、前記表示面から出射される出射光の出射角を調整する光制御素子と、を具備し、前記第１の遮光層に含まれる第１の線状パターンの延在方向に延びる中心線と、前記第２の遮光層に含まれる第２の線状パターンの延在方向に延びる中心線とは、前記側辺部において平面視で重なり、前記第１の線状パターンの線幅と前記第２の線状パターンの線幅とは、異なる。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記アレイ基板は、第２の透明基板と、前記第２の透明基板の上に形成され、前記画素中央線に対して線対称に配置される複数の共通電極と、前記複数の共通電極を覆う絶縁層と、を具備し、前記２つの画素電極は、前記絶縁層の上に形成され、前記共通電極は、平面視で、前記側辺部の外に向けて前記２つの画素電極よりもはみ出していることが好ましい。  本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記バックライトユニットは、エッジライト型バックライトユニットであり、前記液晶層の液晶分子を駆動するために、前記２つの画素電極に電圧を印加するタイミングと前記バックライトユニットの発光タイミングとを同期させて前記２つの画素電極及び前記バックライトユニットを制御する発光処理部をさらに具備することが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記バックライトユニットは、可視光を発光する第１の固体発光素子と、赤外光を発光する第２の固体発光素子とを具備し、前記アレイ基板は、可視光検出に用いられる第１の光センサと、赤外光検出に用いられる第２の光センサと、を具備し、前記第２の固体発光素子の発光タイミングと前記第２の光センサの検出タイミングとを同期させて前記第２の固体発光素子及び前記第２の光センサを制御し、前記第２の光センサの検出データに基づいて、前記第１の固体発光素子から出射される光の角度を変更する検出処理部をさらに具備することが好ましい。  本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記第２の光センサはシリコンフォトダイオードであることが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記対向基板における前記複数の開口部のそれぞれに対して、赤フィルタ、緑フィルタ、及び青フィルタのいずれかが配置されている、ことが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記第２の遮光層は、光波長６８０ｎｍ以下の光波長領域の透過率よりも光波長６８０ｎｍを超える光波長の領域の透過率の方が高い透過率特性、又は、光波長８００ｎｍ以下の光波長領域の透過率よりも光波長８００ｎｍを超える光波長の領域の透過率の方が高い透過率特性を有し、前記対向基板は、平面視で、前記第２の遮光層と、前記赤フィルタ、前記緑フィルタ、及び前記青フィルタのうちのいずれかとの重なる部分を具備し、前記第２の光センサは、入射した光を、前記重なる部分を経由して検出することが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記第２の遮光層は、少なくともＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を含むことが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記バックライトユニットは、固体発光素子を備え、前記角度制御部は、前記固体発光素子の姿勢を変更するピエゾ素子を備えることが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記光制御素子は、前記縦方向に延びる半円柱状レンズと、前記縦方向に延びる三角柱状レンズと、を備えることが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記光制御素子は、前記縦方向に延びる半円柱状レンズと、前記縦方向に延びる三角柱状レンズと、を備えることが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記液晶駆動素子は、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットニウム、ゲルマニウムのうちの２種以上の金属酸化物を含むチャネル層を具備する薄膜トランジスタであり、前記２つの画素電極と電気的に接続されることが好ましい。
本発明の第１態様の液晶表示装置においては、前記液晶層の液晶分子は、負の誘電率異方性を持ち、初期配向が前記アレイ基板および前記対向基板の基板面に対して垂直であることが好ましい。
【００１５】
本発明の第２態様の液晶表示装置用基板は、平面視で互いに平行な少なくとも２つの側辺部を有する複数の多角形画素が形成された液晶表示装置において観察者側の表示面を構成する基板として用いられる液晶表示装置用基板であって、透明基板と、前記透明基板の上に形成され、平面視で前記複数の多角形画素に対応する複数の開口部を形成するとともに前記側辺部に位置する第１の遮光層と、前記第１の遮光層が形成された前記透明基板の上に形成された透明樹脂層と、前記透明樹脂層の上に形成された第２の遮光層とを具備し、前記多角形画素は、平面視で少なくとも２つの辺が平行な多角形であり、前記第１の遮光層に含まれる第１の線状パターンの延在方向に延びる中心線と、前記第２の遮光層に含まれる第２の線状パターンの延在方向に延びる中心線とは、前記側辺部において平面視で重なり、前記第１の線状パターンの線幅と前記第２の線状パターンの線幅とは、異なり、前記第１の遮光層は、遮光性色材の主材としてカーボンを含むカーボン遮光層であり、前記第２の遮光層は、遮光性色材の主材として複数の有機顔料を含む有機顔料遮光層である。
本発明の第２態様の液晶表示装置用基板においては、前記複数の開口部のそれぞれに対して、赤フィルタ、緑フィルタ、及び青フィルタのいずれかが配置されていることが好ましい。
本発明の第２態様の液晶表示装置用基板においては、平面視で、前記第２の遮光層と、前記赤フィルタ、前記緑フィルタ、及び前記青フィルタのうちのいずれかとの重なる部分を具備することが好ましい。
本発明の第２態様の液晶表示装置用基板においては、前記第２の遮光層は、少なくともＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の態様においては、明るい２次元表示又は３次元表示が可能な液晶表示装置、及び液晶表示装置用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１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構成の一例を示す部分断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る液晶パネルの液晶駆動電圧印加時の状態の一例を示す部分断面図である。
【図３】カーボン遮光層と有機顔料遮光層とが重なる画素の側辺部の一例を示す部分平面図である。
【図４】液晶パネルのカーボン遮光層の線幅が有機顔料遮光層の線幅よりも大きい場合の光出射状態の一例を示す部分断面図である。
【図５Ａ】第１の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す液晶表示装置に設けられた角度制御部の構造を説明するための拡大断面図。
【図６】第１の実施形態に係るカーボン遮光層及び有機顔料遮光層の透過率と波長との関係の一例を示すグラフ。
【図７】第１の実施形態に係る光制御素子の構成の一例を示す平面図である。
【図８】第１の画素電極（画素中央線ＣＡの左側、一方の画素電極）に液晶駆動電圧が印加された場合の液晶駆動の状態の一例を示す部分断面図である。
【図９】第２の画素電極（画素中央線ＣＡの右側、他方の画素電極）に液晶駆動電圧が印加された場合の液晶駆動の状態の一例を示す部分断面図である。
【図１０】画素電極の形状の一例を示す平面図である。
【図１１】画素電極及び絶縁層の縦方向断面の第１の例を示す断面図である。
【図１２】画素電極及び絶縁層の縦方向断面の第２の例を示す断面図である。
【図１３】画素電極及び絶縁層の縦方向断面の第３の例を示す断面図である。
【図１４】第１の実施形態に係る対向基板の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図１５】第２の実施形態に係る画素形状の一例を示す平面図である。
【図１６】第３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構成の一例を示す部分断面図である。
【図１７】第３の実施形態に係る液晶パネルの対向基板側の一例を示す部分平面図である。
【図１８】第３の実施形態に係る対向基板の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図１９】第４の実施形態に係るカーボン遮光層と有機顔料遮光層とが重なる画素の側辺部の一例を示す部分平面図である。
【図２０】カーボン遮光層のパターンの形成されていない部分の横方向の断面の第１の例を示す部分断面図である。
【図２１】カーボン遮光層のパターンの形成されていない部分の横方向の断面の第２の例を示す部分断面図である。
【図２２】カーボン遮光層のパターンの形成されていない部分の横方向の断面の第３の例を示す部分断面図である。
【図２３】第４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２４】第４の実施形態に係るカーボン遮光層の遮光特性及び有機顔料遮光層の遮光特性の例を示すグラフ。
【図２５】緑フィルタの透過特性と、緑フィルタと有機顔料遮光層とを重ねた透過特性との一例を示すグラフ。
【図２６】赤フィルタの透過特性と、赤フィルタと有機顔料遮光層とを重ねた透過特性との一例を示すグラフ。
【図２７】青フィルタの透過特性と、青フィルタと有機顔料遮光層とを重ねた透過特性との一例を示すグラフ。
【図２８】第４の実施形態に係る横方向における左半分の画素の一例を示す部分断面図である。
【図２９】１つの画素のうちの左側の画素電極及び固体発光素子の同期の一例を示す部分断面図である。
【図３０】光制御素子の変形例を示す断面図である。
【図３１Ａ】第４の実施形態に係る画素電極と共通電極との平面形状の変形例を示す画素平面図である。
【図３１Ｂ】第４の実施形態に係る画素電極と共通電極との平面形状の変形例を示す画素平面図であって、図３１Ａの要部を構成する赤フィルタ、緑フィルタ、及び青フィルタを示す拡大平面図である。
【図３１Ｃ】第４の実施形態に係る画素電極と共通電極との平面形状の変形例を示す画素平面図であって、図３１Ｂの符号Ａで示された部位を示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
各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。
【００２２】
各実施形態においては、液晶表示装置の表示単位が１画素（又は絵素）である場合を説明する。しかしながら、表示単位は、１サブピクセルでもよいし、他にも、複数のピクセル数（画素数）が表示単位を構成してもよいし、任意に定義されたピクセルや画素が表示単位を構成してもよい。画素は、少なくとも２つの平行な辺を持つ多角形であるとする。
【００２３】
平面視で、画素の横向は、観察者の右目と左目との並び方向と平行とする。
【００２４】
平面視で、画素の横方向と垂直な方向は、画素の縦方向とする。
【００２５】
縦方向は、画素長手方向と表記する場合がある。横方向は、画素短手方向と表記する場合がある。
【００２６】
各実施形態においては、様々な液晶駆動方式が用いられてもよい。例えば、ＩＰＳ方式（水平配向の液晶分子を用いた横電界方式）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：垂直配向の液晶分子を用いた縦電界方式）、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ−ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ＰｉｎｗｈｅｅｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）のような液晶配向方式又は液晶駆動方式が用いられる。液晶層は、正の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むとしてもよく、又は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むとしてもよい。
【００２７】
液晶駆動電圧印加時の液晶分子の回転方向（動作方向）は、基板の表面に平行になる方向でもよく、基板の平面に垂直に立ち上がる方向でもよい。液晶分子に印加される液晶駆動電圧の方向は、水平方向でもよく、２次元又は３次元的に斜め方向でもよく、垂直方向でもよい。
【００２８】
（第１の実施形態）
本実施形態において、画素は、縦方向に長い形状を持つ。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１に備えられる液晶パネル２の構成の一例を示す部分断面図である。この図１は、液晶パネル２の画素の横方向の断面図である。図１で、縦方向に長い形状の画素とは、紙面に対して垂直方向に長手方向を持つ画素を意味する。図１は、液晶駆動電圧の印加されていない状態の一例を示している。液晶パネル２において、偏光板、位相差板などは省略されている。
【００３０】
図２は、液晶パネル２の液晶駆動電圧印加時の状態の一例を示す部分断面図である。
【００３１】
本実施形態においては、負の誘電率異方性の液晶分子、初期垂直配向、斜め電界による液晶駆動を適用する場合について説明する。
【００３２】
本実施形態に係る液晶パネル２は、アレイ基板３と、液晶表示装置用基板（以下、対向基板という）４と、液晶層５とを具備する。
【００３３】
アレイ基板３と対向基板４とは、向かい合っている。アレイ基板３と対向基板４との間には、液晶層５が挟まれている。
【００３４】
アレイ基板３は、透明基板６（第２の透明基板）と、絶縁層７ａ〜７ｃと、共通電極８ａ，８ｂと、画素電極９ａ，９ｂと、配向膜１０とを備える。
【００３５】
透明基板６としては、例えば、ガラス板が用いられる。
【００３６】
透明基板６の第１の表面の上には、絶縁層７ａ，７ｂが形成される。絶縁層７ｂの上には、共通電極８ａ，８ｂが形成される。共通電極８ａ，８ｂの形成された絶縁層７ｂの上には、絶縁層７ｃが形成される。絶縁層７ｃの上には、画素電極９ａ，９ｂが形成される。画素電極９ａ，９ｂの形成された絶縁層７ｃの上には、直接又は間接的に、配向膜１０が形成される。
【００３７】
絶縁層７ａ〜７ｃとしては、例えば、ＳｉＮが用いられる。
【００３８】
画素電極９ａ，９ｂのパターンは、例えば、櫛歯状パターンとしてもよく、帯状、線状、ストライプ状のパターンでもよい。
【００３９】
共通電極８ａ，８ｂは、絶縁層７ｃを介して、画素電極９ａ，９ｂと、基板平面と垂直な方向で向かい合い、かつ、水平方向で互いにずれている。共通電極８ａ，８ｂのパターンは、例えば、櫛歯状パターンとしてもよく、帯状、線状、ストライプ状のパターンでもよい。
【００４０】
画素電極９と共通電極８とは、導電性の金属酸化物を含むとしてもよい。導電性の金属酸化物としては、例えば、Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）などのような透明導電膜が用いられる。画素電極９は、薄膜トランジスタ（以下、液晶駆動素子と呼称することがある。）で駆動される。薄膜トランジスタには、ポリシリコン半導体を用いたトランジスタ、あるいは、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットリウムのうちの２種以上の金属酸化物を含むチャネル層を具備する薄膜トランジスタを用いることができる。酸化物半導体で形成されたチャネル層の材料としては、非晶質でもよいし、結晶質でも良いが、トランジスタの電気特性（例えば、Ｖｔｈ）の安定性の観点で、結晶化させたチャネル層が好ましい。酸化物半導体のチャネル層の厚みは、例えば、２ｎｍから８０ｎｍの範囲から選択できる。
【００４１】
酸化物半導体をチャネル層として用いるトランジスタを具備するアレイ基板の金属配線は、少なくとも２層の金属配線で構成することができる。この２層の金属配線において、表層の位置する配線は、銅あるいは銅合金で形成されている。金属配線は、例えば、銅に対して、マグネシウム、チタン、ニッケル、モリブデン、インジウム、錫、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、ベリリウムなどから１以上選択される元素を添加した銅合金を採用することができる。銅に添加する元素は、上述した材料に限定されないが、銅に対する添加量は、銅の原子パーセントに対して３原子パーセント以下であることが好ましい。
【００４２】
なお、ここでいう金属配線の表層とは、アレイ基板を厚み方向に沿った断面として見た時に、液晶層側（液晶層に近い位置、光センサ側）に位置する金属層（第１金属層）を指す。表層の銅あるいは銅合金に対して、下部に位置する金属層（第２金属層）はアレイ基板側に位置する。
【００４３】
第２金属層には、チタン、モリブデン、タンタル、タングステンなどの高融点金属あるいは、上述した金属を含む合金が好ましく採用できる。第１金属層の銅あるいは銅合金と、エッチングレートが近いチタン合金を第２金属層として選択できる。銅あるいは銅合金の膜厚及び第２金属層の膜厚は、例えば、それぞれ５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲となるように形成することが好ましい。
【００４４】
酸化物半導体のチャネル層を具備するトランジスタは、例えば、ボトムゲート構造、トップゲート構造、ダブルゲート構造、デユアルゲート構造などのトランジスタを採用することができる。酸化物半導体のチャネル層を具備するトランジスタは、液晶の駆動素子として、あるいは、光センサの駆動素子としてそれぞれ形成することができる。
【００４５】
酸化物半導体層、銅あるいは銅合金を表層とする第１金属層、第２金属層の成膜方法は限定されないが、スパッタリングによる真空成膜が生産効率の面で好ましい。スパッタリング成膜装置により、高いスループットで、大面積の透明基板に対して効率よく第１金属層、第２金属層からなる金属配線を成膜することができる。銅あるいは銅合金と、酸化物半導体層とをそれぞれ選択的にエッチングするウエットエッチング法によって、銅あるいは銅合金のパターンと、酸化物半導体層のパターンとを形成することが可能である。ドライエッチング装置など、高価な装置を使う必要がない。銅あるいは銅合金と酸化物半導体との製造工程での整合性は極めて高く、低コスト化の観点で好ましい。銅あるいは銅合金は、導電性が良好であるため、配線抵抗を下げ、液晶駆動の低消費電力化や高速駆動が可能である。
【００４６】
画素電極９と共通電極８との間に印加される液晶駆動電圧によって、液晶層５の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は駆動される。液晶駆動電圧印加時には、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の長軸は、ほぼ垂直方向からほぼ水平方向へ傾く。
【００４７】
アレイ基板３に含まれる透明基板６の第２の表面は、液晶表示装置１の内部側に位置し、液晶パネル２の裏面側に位置する。アレイ基板３に含まれる配向膜１０は、液晶層５側に位置する。
【００４８】
対向基板４は、透明基板１１（第１の透明基板）と、第１の遮光層の一例としてのカーボン遮光層１２と、第１の透明樹脂層１３と、第２の遮光層の一例としての有機顔料遮光層１４と、第２の透明樹脂層１５と、対向電極１６ａ，１６ｂ、配向膜１７を備える。本実施形態において、カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とのうちの少なくとも一方は、ブラックマトリクスとして用いられる。カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とは、複数の多角形状画素に対応する複数の開口部を形成する。
【００４９】
透明基板１１としては、例えば、ガラス板が用いられる。
【００５０】
透明基板１１の第１の表面の上には、遮光性色材の主材（主体、主剤、又は、主成分）としてカーボンを含むカーボン遮光層１２が形成される。カーボン遮光層１２の形成された透明基板１１の第１の表面には、第１の透明樹脂層１３が形成される。第１の透明樹脂層１３の上には、遮光性色材の主材として有機顔料を含む有機顔料遮光層１４が形成される。有機顔料遮光層１４の形成された第１の透明樹脂層１３の上には、第２の透明樹脂層１５が形成される。第２の透明樹脂層１５の上には、対向電極１６ａ，１６ｂが形成される。対向電極１５ａ，１５ｂの形成された第２の透明樹脂層１５の上には、直接又は間接的に、配向膜１７が形成される。
【００５１】
カーボン遮光層１２は、遮光性色材の主材として、カーボンを含む。カーボン遮光層１２は、主材でなければ、カーボンではない他の遮光性色材を含むとしてもよい。
【００５２】
カーボン遮光層１２は、額縁と呼ばれる有効表示領域外の周囲に配置されてもよく、カラーフィルタのアライメントマークとして用いられてもよい。
【００５３】
有機顔料遮光層１４は、遮光性色材の主材として、有機顔料を含む。有機顔料遮光層１４は、主材でなければ、有機顔料ではない他の遮光性色材を含むとしてもよい。
【００５４】
なお、有機顔料遮光層１４に含まれる顔料の組成は、全有機顔料に対する質量比率として、紫の有機顔料を３０〜７５％、黄の有機顔料を２５〜５０％、赤の有機顔料を０〜４０％の範囲で調整することができる。
【００５５】
各実施形態において、遮光性色材の主材とは、質量比率において、遮光性色材の全顔料の質量に対して、５０％を越える質量を持つ顔料である。すなわち、カーボン遮光層１２は、全顔料の質量のうちの５０％を越える質量が、カーボンの質量である。有機顔料遮光層１４は、全顔料の質量のうちの５０％を越える質量が、有機顔料の質量である。
【００５６】
例えば、第１の透明樹脂層１３の膜厚と第２の透明樹脂層１５の膜厚のそれぞれは、０．５μｍ〜４μｍの範囲に属してもよい。
【００５７】
本実施形態においては、カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４との間に、画素中央線ＣＡに対して斜めに出射光２９ａ，２９ｂを進ませるための厚み（距離）がある。有機顔料遮光層１４は、カーボン遮光層１２よりも液晶層５に近い遮光層となる。ＦＦＳ又はＩＰＳなどのような、液晶分子が基板平面に水平に回転する液晶駆動方式では、有機顔料遮光層１４が液晶層５に近いことにより、次のようなメリットを得ることができる。ＦＦＳ又はＩＰＳの液晶分子の駆動では、液晶層５に駆動電圧を印加した場合に、液晶分子の回転動作の伝播距離が長く、液晶駆動電圧の印加されていない隣接画素まで、駆動電圧（電界）の影響が及び、隣接画素の端部で光漏れが発生する場合がある。微細な画素では、この光漏れの影響により表示品質が低下する場合がある。しかしながら、本実施形態においては、有機顔料遮光層１４を液晶層５に近づけることにより、隣接画素の端部に発生する斜め方向の光の漏れを大幅に軽減することができる。
【００５８】
第２の透明樹脂層１３は、対向基板４を平坦化し、さらに、対向基板４の保護カバーとしての役割を果たす。
【００５９】
対向電極１６ａ，１６ｂは、例えば、ＩＴＯのような透明導電膜であり、導電性の金属酸化物としてもよい。対向電極１６ａ，１６ｂのパターンとしては、例えば、櫛歯状パターンとしてもよく、帯状、線状、ストライプ状のパターンでもよい。
【００６０】
対向基板４に含まれる透明基板１１の第２の表面は、液晶表示装置１の表示面に位置し、観察者側に位置している。対向基板４に含まれる配向膜１７は、液晶層５側に位置する。
【００６１】
配向膜１０，１７は、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２に、基板平面に対してほぼ９０°の垂直配向（以下の記載においては、０°のプレチルト角に相当する）を提供するとしてもよい。配向膜１０，１７は、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２に、画素中央線ＣＡを基準として線対称となるようなプレチルト角を提供するとしてもよい。プレチルト角とは、例えば、液晶駆動電圧が印加されていない場合の、基板平面と垂直な方向から傾斜する液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の傾きである。すなわち、プレチルト角とは、液晶駆動電圧を印加されていない場合の基板面の法線方向に対する液晶分子の長軸の傾斜角度をいう。
【００６２】
プレチルト角を設定する際には、例えば、アレイ基板３と対向基板１７とのそれぞれに感光性の配向膜１０，１７を形成し、アレイ基板３と対向基板４とを液晶層５を挟んで貼り合わせる。その後、画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの間、及び、画素電極９ａ，９ｂと対向電極１６ａ，１６ｂとの間に、電圧を印加し、紫外線などの放射線を用いる露光により配向処理を行う。プレチルト角の設定は、ラビングなどのような物理的手法で行われてもよい。
【００６３】
液晶層５は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を含む。液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、初期配向であり、液晶駆動電圧の印加されていない状態で、アレイ基板３及び対向基板４のそれぞれ基板面に対してほぼ垂直に配向する。しかしながら、液晶層５は、正の誘電率異方性を持つ液晶分子を含むとしてもよい。液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、斜め電界に基づいて駆動される。
【００６４】
共通電極８ａ，８ｂは、絶縁層７ｃを介して、画素電極９ａ，９ｂと、基板平面と垂直な方向で向かい合う。
【００６５】
対向電極１６ａ，１６ｂは、配向膜１７、液晶層５、配向膜１０を介して、画素電極９ａ，９ｂと、基板平面と垂直な方向で向かい合う。
【００６６】
対向電極１６ａ，１６ｂ及び共通電極８ａ，８ｂは、例えば、コモン電位（例えば、グラウンド）としてもよい。
【００６７】
図１及び図２の断面図において、対向電極１６ａ，１６ｂ、画素電極９ａ，９ｂ、共通電極８ａ，８ｂは、画素中央線ＣＡに対して、線対称に配置される。
【００６８】
対向電極１６ａ，１６ｂ及び画素電極９ａ，９ｂは、画素中央線ＣＡに対して線対称に配置されており、対向電極１６ａの位置と画素電極９ａの位置とはずれており、対向電極１６ｂの位置と画素電極９ｂの位置とはずれている。このように、水平方向において、対向電極１６ａ，１６ｂと画素電極９ａ，９ｂとの位置がずれることにより、対向電極１６ａ，１６ｂと画素電極９ａ，９ｂとの間に、斜め電界を生成することができる。この斜め電界により、垂直配向の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、画素中央線ＣＡから画素の端部（カーボン遮光層１３及び有機顔料遮光層１４の形成位置）に向く方向２８ａ，２８ｂへ、線対称（画素の右側と左側とで逆の方向）で、倒れる。
【００６９】
プレチルト角θを設定することにより、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２が倒れ始める電圧Ｖｔｈを低下できる。垂直配向においてプレチルト角θが設定されていなくても、斜め電界により、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、画素中央線ＣＡから画素の端部に向く方向２８ａ，２８ｂへ、画素中央線ＣＡに対して線対称（画素の右側と左側とで逆の方向）で、倒すことができる。
【００７０】
なお、対向基板４の対向電極１６ａ，１６ｂは、第２の透明樹脂層１５の全面に形成され、かつ、パターン加工されていない、全面形成膜でもよい。
【００７１】
アレイ基板３は、画素ごとに、画素電極９ａ，９ｂを備えるとしてもよい。画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの位置は、水平方向においてずれている。具体的には、共通電極８ａ，８ｂは、画素電極９ａ，９ｂより、画素中央線ＣＡから画素の端部に向く方向へ、画素中央線ＣＡに対して線対称で、はみ出る部分８１ａ，８１ｂを持つ。換言すると、共通電極８ａ，８ｂは、平面視で、多角形画素の側辺の外に向けて画素電極９ａ，９ｂよりもはみ出している。
【００７２】
画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの間に液晶駆動電圧が印加されると、画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの間に実効的に強い電場が生じ、共通電極８ａ，８ｂのはみ出し部分８１ａ，８１ｂ近傍の液晶分子Ｌ１，Ｌ１２は、高速に倒れる。
【００７３】
液晶駆動素子１８ａ，１８ｂは、それぞれ、異なる画素電極１６ａ，１６ｂと電気的に接続される。
【００７４】
異なる液晶駆動素子１８ａ，１８ｂには、それぞれ観察者の右目用画像信号、左目用画像信号が提供され、これにより立体表示を行うことができる。右目用画像信号及び左目用画像信号のそれぞれは、飛び出る画像信号と奥行きのある背景画像信号とに区別されてもよい。
【００７５】
処理部１９は、個別に、液晶駆動素子１８ａ，１８ｂを切り替え可能な制御を行う。
【００７６】
本実施形態において、カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とは、基板平面の垂直方向において、画素の側辺部Ａで重なる。
【００７７】
図３は、カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とが重なる画素の側辺部Ａの一例を示す部分平面図である。この図３は、対向基板４を液晶パネル２の表示面から見た平面図である。
【００７８】
本実施形態に係る多角形画素においては、平面視で少なくとも２つの辺が平行である。
【００７９】
カーボン遮光層１２の線状パターンと有機顔料遮光層１４の線状パターンとは、平面視で、少なくとも一部が重なる。カーボン遮光層１２の線状パターンと、有機顔料遮光層１４の線状パターンとは、同じ中心軸ＣＢ（線状パターンが延在する方向に延びる中心線）を持ち、平行に重なる。カーボン遮光層１２の線状パターン及び有機顔料遮光層１４の線状パターンは、多角形画素の２辺に相当する。なお、ここで中心軸ＣＢは、カーボン遮光層１２の線状パターンの線幅及び有機顔料遮光層１４の線状パターンの線幅の各々の中心位置を通る直線を意味する。
【００８０】
側辺部Ａにおけるカーボン遮光層１２の線幅Ｗ１と、有機顔料遮光層１４の線幅Ｗ２は、異なる。
【００８１】
平面視で、画素の両側辺に配置されているカーボン遮光層１２は、横方向（観察者の両眼が並ぶ方向）で互いに向かい合う。
【００８２】
同様に、平面視で、画素の両側辺に配置されている有機顔料遮光層１４は、横方向で互いに向かい合う。
【００８３】
カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とは、多角形状の画素の２辺を形成する。
【００８４】
カーボン遮光層１２の線幅Ｗ１と有機顔料遮光層１４の線幅Ｗ２との差は、画素サイズに応じて、およそ０．５μｍから１０μｍの範囲で調整される。液晶表示装置１がモバイル機器などのように一人の観察者によって用いられる場合には、Ｗ１とＷ２の差は、およそ０．５μｍから２μｍの間の小さい範囲としてもよい。
【００８５】
Ｗ１とＷ２の差は、図２に示すように、液晶パネル２から出射される可視光２９ａ，２９ｂ（出射光）に、出射角α（基板平面に対する出射光の角度）を与え、立体表示効果を補う。出射角αを持つ出射光２９ａ，２９ｂは、観察者の右目と左目に別れて観察される。３次元表示を実現するために、多角形画素のＷ１とＷ２の線幅差を設ける部分は、観察者の右目と左目の並ぶ方向と平行な遮光層の２つの辺のみでもよい。
【００８６】
図４は、液晶パネル２のカーボン遮光層１２の線幅Ｗ１が有機顔料遮光層１４の線幅Ｗ２よりも大きい場合の光出射状態の一例を示す部分断面図である。
【００８７】
カーボン遮光層１２の線幅Ｗ１が有機顔料遮光層１４の線幅Ｗ２よりも大きい場合について説明する。図４の右側に位置する有機顔料遮光層１４の端部及びカーボン遮光層１２の端部においては、光出射方向が基板平面に対して出射角αで傾斜し、出射光が液晶表示装置１から外側に向けて出射される。同様に、図４の左側に位置する有機顔料遮光層１４の端部及びカーボン遮光層１２の端部においては、光出射方向が基板平面に対して出射角αで傾斜し、出射光が液晶表示装置１から外側に向けて出射される。即ち、光出射方向の延長線と画素中心軸ＣＡの延長線とが交差（不図示）するように、画素の出射光は、画素中心軸ＣＡに向くように傾く。カーボン遮光層１２の線幅Ｗ１と有機顔料遮光層１４の線幅Ｗ２との差は、この出射角αに影響を与える。したがって、カーボン遮光層１２の線幅Ｗ１と有機顔料遮光層１４の線幅Ｗ２とを調整することにより、液晶表示装置１での３次元表示効果を増長することができる。
【００８８】
図５Ａは、本実施形態に係る液晶表示装置１の一例を示す断面図である。この図５Ａは、液晶表示装置１の横方向の断面図である。
【００８９】
液晶表示装置１は、液晶パネル２と、偏光板２０ａ，２０ｂと、光制御素子２１と、バックライトユニット２２とを備える。本実施形態において、液晶表示装置１が、液晶パネル２に、例えば、光制御素子２１及びバックライトユニット２２を備える場合を説明する。液晶パネル２自体を液晶表示装置１と呼ぶ場合もある。
【００９０】
液晶パネル２の表面（透明基板１１の第２の表面側）には、偏光板２０ａが備えられる。
【００９１】
液晶パネル２の裏面（透明基板６の第２の表面側）には、偏光板２０ｂが備えられる。
【００９２】
偏光板２０ａ，２０ｂは、複数の位相差板を貼り合わせて形成されてもよい。本実施形態において、一対の偏光板２０ａ，２０ｂは、クロスニコル構成としてもよい。例えば、一対の偏光板２０ａ，２０ｂの吸収軸は平行とする。液晶表示装置１は、偏光板２０ａ，２０ｂのうちのいずれかである第１の偏光板と液晶パネル２との間に、第１の偏光板の第１の直線偏光を、当該第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光に変換する旋状素子を備えるとしてもよい。
【００９３】
光制御素子２１は、半円柱状レンズ２１ａのアレイを含む。光制御素子２１は、偏光板２０ｂとバックライトユニット２２との間に備えられる。
【００９４】
バックライトユニット２２は、液晶パネル２の裏面側（観察者とは反対側）において、偏光板２０ｂ、光制御素子２１を介して、液晶パネル２に備えられる。また、バックライトユニット２２は、アレイ基板３の液晶層５が配置されている位置とは反対側に設けられている。バックライトユニット２２は、例えば、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てもよいが、この図５Ａでは省略されている。
【００９５】
バックライトユニット２２は、角度制御部５０ａ，５１ａ、光制御素子２３、固体発光素子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ、及び反射板２６を備える。図５Ｂは、角度制御部５０ａ，５１ａの構造を説明するための拡大断面図である。
角度制御部５０ａ，５１ａは、バックライトユニット２２から出射される光の出射角βを制御する。角度制御部５０ａ，５１ａによって、バックライトユニット２２から出射される光の出射角βは、例えば、観察者の両眼と表示面との距離に対応して調整される。角度制御部５０ａ，５１ａは、例えば、ピエゾ素子（圧電素子）等の制御性の良い駆動装置で構成されている。駆動装置の駆動によって、固体発光素子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの出射角βが調整され、制御される。換言すると、角度制御部５０ａ，５１ａは、バックライトユニット２２の平面方向に対する、固体発光素子２４ａ，２５ａの傾きを制御する微調整機構として機能する。また、図５Ｂに示すように、角度制御部５０ａ，５１ａは、処理部１９に接続されており、処理部１９によって角度制御部５０ａ，５１ａの動作が制御される。角度制御部５０ａ，５１ａが駆動することにより、光の出射角βは僅かに調整され、表示面から出射される出射光の角度α（表示面と出射光との間の角度）が調整され、観察者の両眼位置に最適な立体表示効果に寄与することができる。
また、図５Ａに示すように、固体発光素子２４ａ，２５ａが設けられているバックライトユニット２２の端部とは反対側の端部にも、固体発光素子２４ｂ，２５ｂが設けられている。固体発光素子２４ｂ，２５ｂの構造は、固体発光素子２４ａ，２５ａと同様である。固体発光素子２４ｂ，２５ｂは、固体発光素子２４ａ，２５ａとは反対側から出射される光の出射角βを調整する。
また、図５Ｂは、固体発光素子２４ａ，２５ａの両方に角度制御部が設けられた構造を示しているが、固体発光素子２５ａに角度制御部を設けずに、可視光を発光する固体発光素子２４ａに角度制御部が設けられていればよい。
【００９６】
光制御素子２３は、三角柱状プリズム２３ａのアレイを含む。
【００９７】
複数の固体発光素子２４ａ，２４ｂ（第１の固体発光素子）は、可視光を発光する。
【００９８】
複数の固体発光素子２５ａ，２５ｂ（第２の固体発光素子）は、赤外線又は紫外線を発光する。
【００９９】
固体発光素子２４ａ，２４ｂは、例えば、発光波長域に赤、緑、青の３波長を含む白色光を発する白色ＬＥＤとしてもよい。固体発光素子２４ａ，２４ｂは、例えば、ＧａＮ系青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光物質とを組み合わせた擬似白色ＬＥＤでもよい。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が擬似白色ＬＥＤとともに用いられてもよい。固体発光素子２４ａ，２４ｂとして、例えば、青色ＬＥＤに赤色及び緑色の蛍光体を積層した光源を用いてもよい。
【０１００】
複数の固体発光素子２４ａ，２４ｂは、赤色、緑色、青色のいずれかを個別に発光するＬＥＤを含むとしてもよい。例えば、処理部１９は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤを時分割（フィールドシーケンシャル）により発光させ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤの発光と液晶表示装置１の画素の駆動とを同期させる制御を行う。これにより、フルカラーの表示を行うことができる。
【０１０１】
複数の固体発光素子２５ａ，２５ｂによって発光される非可視光である赤外光又は紫外光は、液晶表示画面の上の例えば、指などのポインタに対する照明光として用いられる。液晶表示装置は、例えば、光センサ（受光素子）２７を備え、ポインタからの反射光を検出することにより、タッチセンシングを可能とし、ポインタの位置及び動きを検出可能である。光センサ２７としては、例えば、ＣＭＯＳ又はＣＣＤなどの撮像素子を用いることができる。
【０１０２】
固体発光素子２５ａ，２５ｂは、青色ＬＥＤ又は紫色ＬＥＤに、赤外光変換のための蛍光体を塗布して形成されてもよい。固体発光素子２５ａ，２５ｂは、赤外線を発光する半導体レーザとしてもよい。固体発光素子２５ａ，２５ｂは、例えば、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰなどの赤外線発光ＬＥＤとしてもよい。固体発光素子２５ａ，２５ｂは、例えば、平面視で、バックライトユニット２２の端部、側部、又はコーナー部に備えられるとしてもよい。固体発光素子２５ａ，２５ｂは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤなどのような固体発光素子２４ａ，２４ｂと同列に、又は、交互に並べられてもよい。バックライトユニット２２では、固体発光素子２４ａ，２４ｂと固体発光素子２５ａ，２５ｂとは、それぞれがライン状に配列されてもよい。
【０１０３】
図６は、カーボン遮光層１２及び有機顔料遮光層１４の透過率と波長との関係の一例を示すグラフである。
【０１０４】
カーボン遮光層１２の透過率特性ＢＬ１は、可視域の光波長で透過率が低く、さらに、およそ光波長７００ｎｍより長波長側のような可視域ではない光波長でも透過率が低い。カーボン遮光層１２の透過率特性ＢＬ１は、遮光性色材の主材としてカーボンを含む樹脂分散塗膜によって容易に得ることができる。カーボン遮光層１２は、反射色を調整するため又は遮光性を高めるために、微量の有機顔料をさらに含有させてもよい。
【０１０５】
有機顔料遮光層１４の透過率特性ＢＬ２は、短波長で低く維持され、およそ光波長６８０ｎｍより長波長又は８００ｎｍより長波長の領域で高い透過率を持つことが望ましい。有機顔料遮光層１４の透過率特性ＢＬ２における光波長６８０ｎｍより長波長側の高い透過率は、複数の有機顔料を樹脂塗膜に分散させることで容易に得ることができる。有機顔料遮光層１４は、反射色を調整するため又は遮光性を高めるために、微量のカーボンをさらに含有させてもよい。有機顔料遮光層１４における透過率の半値（５０％）は、およそ光波長６７０ｎｍに相当する。本発明の実施形態では、６８０ｎｍ以降の長波長側で透過率が５０％を越えてくる波長（５０％透過率での波長）を、半値波長と呼ぶ。
【０１０６】
本実施形態においては、カーボン遮光層１２とともにアライメントマークが形成され、その後に、有機顔料遮光層１４が形成される。有機顔料遮光層１４に用いられる遮光性色材は、およそ光波長６８０ｎｍより長波長側で透過率が高い。したがって、有機顔料遮光層１４の形成時に、赤外線を用いることにより、有機顔料遮光層１４に用いられる遮光性色材の下に位置するアライメントマークを認識することができる。
【０１０７】
図７は、本実施形態に係る光制御素子２１，２３の構成の一例を示す平面図である。図７の一部分は断面図で示されている。
【０１０８】
複数の半円柱状レンズ２１ａの長手方向の軸は、平行である。複数の半円柱状レンズ２１ａの軸は、画素の短手方向と垂直であり、画素の長手方向と平行である。
【０１０９】
複数の三角柱状プリズム２３ａの長手方向の軸は、平行である。複数の三角柱状プリズム２３ａの軸は、平面視で、複数の半円柱状レンズ２１ａの軸と角度ψを持つ。角度ψは、例えば、３°〜４２°の範囲に属してもよい。角度ψはこの範囲より大きくてもよい。角度ψは、偏光板２０ａ，２０ｂ又は液晶配向の光学軸と干渉しない角度とする。
【０１１０】
半円柱状レンズ２１ａのアレイと、三角柱状プリズム２３ａのアレイとは、一体形成されてもよい。
【０１１１】
複数の三角柱状プリズム２３ａのピッチは複数の半円柱状レンズ２１ａのピッチと１：１の関係でもよく、複数の三角柱状プリズム２３ｂのピッチは複数の半円柱状レンズ２１ａのピッチよりも細かくてもよい。
【０１１２】
本実施形態においては、可視光又は非可視光の照明光が観察者の両眼網膜で反射する。光センサ２７は、この反射光を検出する。処理部１９は、光センサ２７の検出データに基づいて、観察者の位置情報を生成する。処理部１９は、観察者の位置情報に基づいて、固体発光素子２４ａ，２４ｂの出射光の出射角βを調整し、表示面に対する出射光２９ａ，２９ｂの出射角αを、観察者の両眼位置にあわせて調整する。出射光２９ａ，２９ｂの出射角αは、三角柱プリズム２３ａの１／２頂角εによって調整されてもよい。しかしながら、１／２頂角は可変に調整できないため、用途に応じて予め設定するする必要がある。なお、成人である観察者の両眼が、表示面から３０ｃｍ程度の距離に位置する場合、表示面から出射される出射光の出射角αは、およそ６度〜８度の範囲内とすることで３次元画像の視認性を向上させることができる。複数の観察者に対して液晶表示装置１が使用される場合、上記の出射光の出射角αは拡大されてもよい。
【０１１３】
液晶表示装置１は、アレイ基板３に光センサ２７を備える。図５Ａあるいは図２０では、光センサ２７は、外部から入射光を受光し、又は、バックライトユニット２２から出射された光に基づく被写体反射光を受光する。なお、光センサ２７は、図５Ａにおいて、模式的に１つを図示しているが、アレイ基板３上に複数個配設する。例えば、ひとつの画素に２個、1組の光センサを配設しても良い。処理部１９は、光センサ２７の検出データに基づいて、色分離又はタッチセンシングに関わる信号処理を行う。例えば、光センサ２７は、紫外域又は赤外域発光ＬＥＤなどのような固体発光素子２５ａ，２５ｂから出射された特定波長光を検出する。液晶表示装置１は、例えば、液晶表示面に載置した印刷物にバックライトユニット２２から出射された光を照射し、反射光を受光し、コピー装置として利用されてもよい。
【０１１４】
処理部１９は、それぞれ光センサ２７の受光データの信号処理を行う。例えば、処理部１９は、マトリクス状に配設された光センサ２７によって検出された受光データに基づいて、観察者の位置又は指などのポインタの位置を検出する。光センサ２７は、複合金属酸化物によってチャネル層が形成された酸化物半導体トランジスタとしてもよい。赤外域や紫外域の非可視光を検出可能としてもよい。
【０１１５】
光センサに感光性の半導体を用いる場合、そのバンドギャップを調整して、目的とする波長域に光センサの感度域を持ってくることが望ましい。ＳｉＧｅ半導体において、Ｇｅの添加比率の調整によってバンドギャップを連続的に変えられ、その受光素子の受光波長を調整でき、赤外域での感度を付与できる。Ｇｅの濃度勾配を持たせたＳｉＧｅ半導体を実現することもできる。例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ等の化合物半導体を用いることによって、赤外光の検出に適した光センサを形成することができる。ＩＧＺＯ（登録商標）やＩＴＺＯ（登録商標）など金属酸化物のチャネル層を有するトランジスタを光センサ（フォトトランジスタ）として用いる場合は、そのチャネル層にドーピングを行うことで、可視域や赤外域に感度を付与することが望ましい。
【０１１６】
広域での光の分離に用いられる光センサ２７として、シリコン系フォトダイオードが選択される。このシリコン系フォトダイオードの構造としては、ｐｉｎ又はｐｎ構造を採用することができる。シリコン系フォトダイオードにおいて、光の入射方向は、効率の観点から、ｐ型の半導体面を通じた入射であることが好ましい。しかしながら、光の入射方向は、必要に応じてｎ型の半導体面を通じた入射としてもよい。ｐ型半導体膜は、例えば、ボロン（Ｂ）を含む半導体材料ガスを用いてプラズマＣＶＤによって形成されてもよい。ｎ型半導体膜は、例えば、リン（Ｐ）を含む半導体材料ガスを用いてプラズマＣＶＤによって形成されてもよい。ｉ型半導体膜は、これらの不純物を含まない半導体材料ガスを用いてプラズマＣＶＤによって形成されてもよい。このような半導体膜は、アモルファスシリコンでも、ポリシリコンでも、セミアモルファスでもよい。
【０１１７】
これらシリコン半導体で構成される光センサ２７は、チャネル層が金属酸化物によって形成された薄膜トランジスタによってスイッチング可能である。あるいは、シリコン半導体で構成される光センサ２７は、アモルファスシリコン又はポリシリコンの薄膜トランジスタによってスイッチング可能である。アモルファスシリコンからポリシリコンまでの膜質は、連続的に変化するシリコンでもよい。例えば、薄膜トランジスタが、ガリウム、インジウム、亜鉛、錫、ハフニウム、イットリウム、ゲルマニウムのうちの２種以上の金属酸化物を含むチャネル層を備える場合、この薄膜トランジスタは電子移動度が高くリーク電流が小さい。このため、この薄膜トランジスタ（酸化物半導体トランジスタ）は、３次元表示に必要な高速応答が可能で、かつ、低消費電力でスイッチング可能である。酸化物半導体トランジスタは、３次元表示あるいは高精細の２次元表示に不可欠な高速の液晶駆動素子として好ましい。また、複合金属酸化物を含むチャネル層を備える高速な薄膜トランジスタによって光センサ２７をスイッチングする場合、光センサ２７によって検出される光の強度分布を、再現よく、かつ、少ないバラツキで電気信号に変換することができる。前記したように酸化物半導体トランジスタは、電子移動度が高いため、光センサの受光データの検出にも酸化物半導体トランジスタのメリットは大きい。加えて、後述する銅配線の採用は、さらにその効果を増長する。なお、ここでの光センサ２７のスイッチングとは、薄膜トランジスタによる光センサ２７の選択や読み出し、又は、薄膜トランジスタによる光センサ２７のリセットを意味する。本実施形態において、光センサ２７の出力配線を薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極と接続し、当該薄膜トランジスタが増幅回路の素子として用いられてもよい。
【０１１８】
２種以上又は３種以上の複合金属酸化物で形成されたチャネル層は、成膜後、非晶質の状態となっている。チャネル層の形成後、又は、チャネル層のパターンを形成した後に、およそ２５０℃〜５００℃の範囲内の熱処理を行って、チャネル層である複合金属酸化物を結晶化させることにより、トランジスタのそれぞれの電気特性を安定化かつ均質化することができる。レーザ光でのアニールを複数トランジスタ（チャネル層）の一部に実施することで、同一基板に、例えば、しきい値電圧Ｖｔｈなどの電気特性の異なるトランジスタを、形成することができる。金属酸化物の熱処理条件は、およそ４００℃〜６００℃前後の高温域がより好ましいが、ソース電極、ゲート電極、又は、例えば、ゲート線、補助容量線などのような金属配線の耐熱性に応じた温度が実質上限となる。上記金属配線の構造として、例えば、アルミニウムより耐熱性のある銅あるいは銅合金と、高融点金属（例えば、チタンあるいはチタン合金）との２層構成を持つ銅配線構造を採用することにより、熱処理の温度を例えば、４００℃〜６００℃前後の高温域とすることができる。銅は、アルミニウムより導電率が高く、３次元表示のための高速なトランジスタ動作上も好ましい。金属配線が銅配線の場合、ゲート電極の上に絶縁層を介して半導体層（上記酸化物半導体のチャネル層）が形成されるボトムゲート構造のトランジスタ構造を採用することができる。銅が表層の金属配線は、例えば、液晶層に近い金属配線の表層を、銅又は銅合金とすることができる。銅は、３％以上の異種金属又は不純物を含有すると反射率や導電率が大きく低下する。したがって、銅を基材とする金属は、反射率低下の影響の少ない３％未満の異種金属又は不純物を含有してもよい。換言すれば、金属配線の構成の一部を、３％未満の異種金属又は不純物を含有する銅又は銅合金とすることができる。銅に添加できる異種金属として、例えば、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、錫などがある。光の反射率の高い銅又は銅合金の層の上に絶縁層を介して、光センサを形成できる。
【０１１９】
本実施形態において、例えば、液晶パネル２の有効表示領域の外周部分である額縁領域は、カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とが重なる２層構成を持つとしてもよい。これにより、額縁領域における遮光性を向上させることができる。
【０１２０】
本実施形態においては、例えば、ＩＰＳ方式（水平配向の液晶分子を用いた横電界方式）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：垂直配向の液晶分子を用いた縦電界方式）、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ−ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｉｎｗｈｅｅｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）のような、様々な液晶配向方式又は液晶駆動方式が用いられる。液晶材料は、負の誘電率異方性又は正の誘電率異方性を持つ。
【０１２１】
液晶表示装置１のタッチセンシングでは、例えば、光波長７００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外線を発光する固体発光素子２２ａ，２２ｂから、近赤外光が発光される。この近赤外光は、バックライトユニット２２から液晶パネル２の表面を経由して出射され、ポインタ２３を照明する。ポインタ２３からの再反射光は、光センサ１６ｂによって受光され、この受光によってタッチセンシング可能となる。タッチセンシングのタイミングと近赤外光の発光タイミングとは、処理部２４によって同期させることが望ましい。しかしながら、例えば、光波長７５０ｎｍより長波長であり人間の目で視認しにくい近赤外光が用いられる場合には、常時発光でもよい。加えて、青、緑、赤の色分離においては、色分離に影響しにくい光波長７５０ｎｍより長波長の近赤外発光を用いることが好ましい。
【０１２２】
以下において、上記図１に示される画素電極９ａ，９ｂ、共通電極８ａ，８ｂ、対向電極１６ａ，１６ｂによる液晶駆動について説明する。
【０１２３】
図８は、第１の画素電極９ａ（画素中央線ＣＡの左側、一方の画素電極）に液晶駆動電圧が印加された場合の液晶駆動の状態の一例を示す部分断面図である。
【０１２４】
処理部１９は、液晶駆動素子１８ａを切り替え、画素電極９ａに液晶駆動電圧を印加する。すると、画素電極９ａから共通電極８ａへ向かう電界Ｅ１が発生する。さらに、画素電極９ａから対向電極１６ａ，１６ｂへ向かう斜め電界（電気力線）Ｅ２〜Ｅ６が発生する。画素電極９ａに液晶駆動電圧が印加されることによって発生された電界Ｅ１〜Ｅ６と垂直になるように、初期垂直配向の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１１は、画素中央線ＣＡから画素の端部へ向かう矢印の方向２８ａに倒れる。
【０１２５】
この図８の液晶駆動によって、左方向へ傾いている出射光２９ａが出射される。上述したように、出射光２９ａの出射角αは、光制御素子２２，２３によって調整されてもよい。
【０１２６】
はみ出し部分８１ａの上の液晶分子Ｌ１は、画素電極９ａのエッジ部から共通電極８ａに向かう実質的に強い電場に基づいて、大きく速く倒れる。
【０１２７】
液晶分子Ｌ１〜Ｌ１１は、液晶分子Ｌ１の倒れをトリガとし、順次、かつ、瞬時に倒れる。
【０１２８】
図９は、第２の画素電極９ｂ（画素中央線ＣＡの右側、他方の画素電極）に液晶駆動電圧が印加された場合の液晶駆動の状態の一例を示す部分断面図である。
【０１２９】
処理部１９は、液晶駆動素子１８ｂを切り替え、画素電極９ｂに液晶駆動電圧を印加する。すると、画素電極９ｂから共通電極８ｂへ向かう電界Ｅ７が発生する。さらに、画素電極９ｂから対向電極１６ｂ，１６ａへ向かう斜め電界（電気力線）Ｅ８〜Ｅ１２が発生する。画素電極９ｂに液晶駆動電圧が印加されることによって発生された電界Ｅ８〜Ｅ１２と垂直になるように、初期垂直配向の液晶分子Ｌ２〜Ｌ１２は、画素中央線ＣＡから画素の端部へ向かう矢印の方向２８ｂに倒れる。
【０１３０】
この図９の液晶駆動によって、左方向へ傾いている出射光２９ｂが出射される。上述したように、出射光２９ｂの出射角αは、光制御素子２２，２３によって調整されてもよい。
【０１３１】
はみ出し部分８１ｂの上の液晶分子Ｌ１２は、画素電極９ｂのエッジ部から共通電極８ｂに向かう実質的に強い電場に基づいて、大きく速く倒れる。
【０１３２】
液晶分子Ｌ２〜Ｌ１２は、液晶分子Ｌ１の倒れをトリガとし、順次、かつ、瞬時に倒れる。
【０１３３】
本実施形態においては、画素中央線ＣＡの左側の画素電極９ａに液晶駆動電圧を印加した場合に、画素中央線ＣＡの右側に配置されている液晶分子Ｌ７〜Ｌ１２を倒すことができる。画素中央線ＣＡの右側の画素電極９ｂに液晶駆動電圧を印加した場合に、画素中央線ＣＡの右側に配置されている液晶分子Ｌ１〜Ｌ６を倒すことができ、明るい３次元表示を実現することができる。
【０１３４】
上記の図８及び図９で示した液晶駆動と上記の固体発光素子２４ａ，２４ｂの発光とを同期して実行させることにより、３次元表示、又は、右目３０ａ方向と左目３０ｂ方向に異なる画像を表示させることができる。
【０１３５】
画素電極９ａ，９ｂの双方に対する液晶駆動電圧印加時の液晶駆動は、上記の図２に示されている。液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、画素電極９ａ，９ｂに液晶駆動電圧が印加されると、画素中央線ＣＡから画素の端部への方向２８ａ，２８ｂに倒れる。同じ画像信号に基づいて、画素電極９ａ，９ｂに液晶駆動電圧を印加することにより、明るく視野角の広い２次元表示を実現することができる。したがって、液晶表示装置１は、３次元表示と２次元表示とを極めて簡易に切り替えることができる。
【０１３６】
本実施形態に係る液晶駆動装置１には、負の誘電率異方性を持つ液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２が用いられている。しかしながら、正の誘電率異方性を持つ液晶分子が用いられてもよい。正の誘電率異方性を持つ液晶分子が適用される場合、液晶分子は、初期水平配向を持つ。液晶駆動電圧が印加されると、長手方向が基板平面と平行な液晶分子は、基板平面と垂直な方向に立ち上がる。
【０１３７】
液晶材料としては、例えば、分子構造内にフッ素原子を備える液晶材料（以下、フッ素系液晶と呼称する）が好ましい。フッ素系液晶は、粘度と比誘電率とが低く、イオン性不純物の取り込みが少ない。液晶材料としてフッ素系液晶を用いた場合、不純物による電圧保持率低下などの性能の劣化が少なくなり、表示ムラ及び表示の焼き付きを抑制することができる。負の誘電率異方性を持つ液晶分子として、例えば、室温付近で複屈折率が０．１程度のネマチック液晶分子を用いることができる。正の誘電率異方性を持つ液晶分子としては、様々な液晶材料を適用することができる。消費電力抑制より、高い応答性が要求される液晶表示装置１には、大きな誘電率異方性を持つ液晶分子が用いられてもよい。液晶層５の厚みは、特に限定されない。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３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲に属する。配向膜１０，１７へのプレチルト角形成が例えば、紫外線などの露光を用いて行われる場合、水平配向は大きな露光量を必要とし、反対に垂直配向は小さな露光量でよい。このため、この配向処理の生産性観点からは垂直配向が好ましい。
【０１３８】
図１０は、画素電極９ａ，９ｂの形状の一例を示す平面図である。この図１０は、液晶層５側から見た画素電極９ａ，９ｂの形状を示している。
【０１３９】
液晶層５の近くの画素電極９ａ，９ｂの表面には、複数のスジ（Ｆｌａｗ  Ｌｉｎｅｓ）状のパターンＦが形成されている。パターンＦの長手方向は、画素の横方向と平行とする。図１０のように、液晶層５の近くの画素電極９ａ，９ｂの表面にパターンＦを形成することにより、画素内での表示ムラを低減させることができる。さらに、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を画素電極９ａ，９ｂ上で均一に、かつ、より高速に倒すことができる。
【０１４０】
例えば、パターンＦは、厚みがおよそ１５０ｎｍの画素電極９ａの表面に対して、およそ２０ｎｍ〜５００ｎｍの深さ、およそ０．５μｍ〜２μｍの幅で、線状にスライトリーエッチングを実施することにより、形成されてもよい。なお、パターンＦは、垂直配向している液晶分子に微妙な揺らぎを付与し、その分子の倒れやすさを増長させ、応答を速くする。例えば、日本国特許第３９５７４３０号公報に開示の高さのある配向規制構造体と作用及び高さは大きく異なる。本発明の技術において、液晶の倒れる方向は、図１に示されるはみ出し部分８１ａ、８１ｂで方向づけされる。
【０１４１】
例えば、およそ５０ｎｍ程度の薄い膜厚の配向膜１０を画素電極９ａ，９ｂの上に形成することにより、パターンＦのテクスチャーは、配向膜１０の表面に現れる。スライトリーエッチングによって絶縁層７ｃに形成される形成されるパターンＦの深さあるいは高さは、およそ２０ｎｍ〜１．０μｍ未満の範囲に属してもよい。より好ましくは、この深さあるいは高さは、２０ｎｍ〜８００ｎｍとすることができる。さらに好ましくは、この深さあるいは高さは、２０ｎｍ〜５００ｎｍとすることができる。この深さあるいは高さが、８００ｎｍあるいは１μｍを超えると黒表示や透過率に悪影響を与えやすい。平面視で、画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとが重畳しない画素電極９ａ，９ｂの部分では、画素電極９ａ，９ｂのほぼ厚みに相当する深さあるいは高さでスジ形状（スリット状）に空間が形成されてもよい。断面視で、パターンＦにはテーパが形成されてもよい。エッチングなどによって形成されるパターンＦの底部の幅は、およそ１μｍ以下が好ましい。複数のパターンＦの間のピッチは、およそ２μｍ〜８μｍ程度としてもよい。
【０１４２】
図１１は、画素電極９ａ及び絶縁層７ｃの縦方向断面の第１の例を示す断面図である。この図１０のＡ−Ａ’断面に相当する。
【０１４３】
この図１１では、例えば、ＩＴＯなどの透明導電膜によって画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａの表面のスジ状のパターンＦは、画素電極９ａに対してスライトリーエッチングを実行することにより、形成される。
【０１４４】
画素電極９ａ，９ｂと対向電極１６ａ，１６ｂとの間に斜め電界が形成されると、画素電極９ａ，９ｂの上に当該画素電極９ａ，９ｂと平行に形成されたパターンＦにより、画素電極９ａ，９ｂの上で均一な液晶分子の“倒れ”を得ることができる。幅広の画素電極９ａ，９ｂにパターンＦが形成されない場合には、当該画素電極９ａ，９ｂの平面視におけるコーナー部分と中央部分とで液晶分子の倒れに偏りが発生し、画素電極９ａ，９ｂの上又は画素内で透過率の明暗又はムラが生じる場合がある。このような明暗又はムラは、画素の透過率低下の原因となる。さらに、パターンＦの上部に配置される液晶分子は、垂直配向であり、パターンＦで表出されたテクスチャーの影響を受け、低い電圧で倒れやすく、高速駆動可能となる。パターンＦは、画素電極９ａ，９ｂの幅に応じて、１本又は複数本、形成される。画素電極９ａ，９ｂの幅が例えば、３μｍ以下と狭い場合には、パターンＦは形成されなくてもよい。
【０１４５】
図１２は、画素電極９ａ及び絶縁層７ｃの縦方向断面の第２の例を示す断面図である。
【０１４６】
この図１２では、アレイ基板６の絶縁層７ｃの上に予め線状であり凸状の絶縁パターンＦａが形成される。絶縁パターンＦａの形成された絶縁層７ｃの上に、画素電極９ａが形成される。この結果、画素電極９ａの表面には、線状であり凸状のパターンＦｂが形成される。この図１２のパターンＦｂにおいても、上記図１１のパターンＦと同様の作用効果を得ることができる。
【０１４７】
図１３は、画素電極９ａ及び絶縁層７ｃの縦方向断面の第３の例を示す断面図である。
【０１４８】
この図１３では、アレイ基板６の絶縁層７ｃの表面に対してエッチングが行われ、スジ状の凹部パターンＦｃが形成される。凹部パターンＦｃの形成された絶縁層７ｃの上に、画素電極９ａが形成される。この結果、画素電極９ａの表面には、スジ状の凹部パターンＦｄが形成される。この図１２のパターンＦｄにおいても、上記図１１のパターンＦと同様の作用効果を得ることができる。
【０１４９】
本実施形態において、例えば、液晶画面に対するタッチセンシングを可能にするために、処理部１９は、対向基板１６ａ，１６ｂとアレイ基板３の共通電極８ａ，８ｂとの間に形成される静電容量を検出してもよい。これにより、液晶表示装置１に、タッチセンシング機能が備えられる。
【０１５０】
本実施形態において、配向膜１０，１７は、電界下で光照射等によりプレチルト角を付与された有機膜としてもよい。配向膜１０，１７は、液晶層５と接する位置に形成される。配向膜１０，１７は、液晶分子を垂直配向させる感光性の配向膜に、光又は熱線などの放射線を照射することによって、又は、電界下にてこれら放射線を照射することによって、液晶分子に対するプレチルト形成機能を付与される。放射線としては紫外線が用いられてもよい。単位サブピクセル又は単位画素内において、配向膜１０がアレイ基板３の平坦面部分に形成されており、配向膜１７が対向基板４の平坦面部分に形成されている。配向膜１０，１７によるプレチルト形成機能は、実用的には、およそ０．１°〜１．５°の範囲で、より好ましくはおよそ０．１°〜１°の範囲で、液晶分子にプレチルト角を与えるとしてもよい。液晶表示装置１は、液晶駆動に斜め電界を用いるため、１°未満の微小なプレチルト角であっても液晶層５の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を高速に駆動可能である。ノーマリーブラックの垂直配向の液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２は、配向膜１０，１７によって与えられるプレチルト角が小さいほど、黒表示時の光漏れを減らし、高いコントラストを得ることができる。しかしながら、通常、プレチルト角が小さい垂直配向の液晶分子Ｌ１においては、低電圧側の液晶駆動電圧が高くなり、黒表示から中間調表示の再現性が低下する。
【０１５１】
配向膜１０，１７を用いると、微小なプレチルト角であっても、低電圧で液晶応答の速い中間調表示が可能となる。加えて、配向膜１０，１７を用いると、低電圧駆動により低消費電力化が可能となる。
【０１５２】
垂直配向液晶のプレチルト角は、およそ１．５°より大きくなると、光漏れによりコントラストを低下させる傾向にある。したがって、コントラストの観点では、プレチルト角は小さいほど好ましい。本実施形態に係る電極構成は、画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂのはみ出し部分８１ａ，８１ｂとの間の電界と、画素電極９ａ，９ｂと対向電極１６ａ，１６ｂとの間に形成される斜め電界とにより、より高速な液晶応答及びよりスムーズな中間表示を行うことができる。
【０１５３】
液晶分子にプレチルト角を付与する配向膜１０，１７を形成するための配向処理前の感光性配向膜としては、例えば、感光性ポリオルガノシロキサン又は感光性ポリオルガノシロキサンと、ポリアミック酸又はポリイミドなどの重合体とを含有させた物質を用いてもよい。また、配向膜１０，１７は、シロキサンシンアマートに代表されるシロキサン系重合体を含むとしてもよい。配向膜１０，１７として、例えば、感光性ポリイミド又は感光性の重合性液晶材料などの塗膜を用いてもよい。配向膜１０，１７として、例えば、アゾベンゼン誘導体を用いた光配向膜、又は、主鎖に三重結合を持つポリアミック酸を含む光配向膜を用いてもよい。なお、プレチルト角は、例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４８  Ｎｏ．５，  ｐ．１７８３−１７９２（１９７７）に記載されているクリスタルローテーション法等により測定される。
【０１５４】
以上説明した本実施形態においては、３次元画像の表示品質を向上させることができ、３次元表示と２次元表示とを切り替え可能であり、明るい表示を実現することができる。
【０１５５】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、上記第１の実施形態に係る対向基板４の製造方法に関わる工程の一例を示すフローチャートである。
【０１５６】
図１４は、本実施形態に係る対向基板４の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【０１５７】
ステップＳ１において、透明基板１１の上に、カーボンを主材とする遮光性色材を塗布し、露光し、現像し、これによりカーボン遮光層１２及びアライメントマークを形成する。このステップＳ１では、製造装置として、塗布装置、乾燥機、露光装置、現像装置、硬膜装置などが用いられる。代表的な乾燥機及び硬膜装置として、クリーンオーブン及びホットプレートなどが用いられる。
【０１５８】
ステップＳ２において、塗布装置及び硬膜装置を用いて、第１の透明樹脂層１３を形成する。
【０１５９】
ステップＳ３において、塗布装置を用いて、有機顔料を主材とする遮光性色材を含む遮光レジストを基板の全面に塗布する。
【０１６０】
ステップＳ４において、フォトマスクを用いた露光装置によるアライメントでは、赤外線を照射し、赤外光センサによりアライメントマークの位置を検出する。
【０１６１】
ステップＳ５において、このアライメントマークの位置に基づいて、パターニングに用いられるフォトマスクの位置と前記透明基板の位置とを合わせるとともに、フォトマスクを介して露光を行う。
【０１６２】
ステップＳ６において、遮光レジストを露光し、現像し、硬膜し、有機顔料遮光層１４を形成する。ステップＳ６では、製造装置として、例えば、現像装置、硬膜装置などが用いられる。
【０１６３】
ステップＳ７において、塗布装置及び硬膜装置を用いて、第２の透明樹脂層１５を形成する。
【０１６４】
ステップＳ８において、既存のフォトリソグラフィ技術を用いて、対向電極１６ａ，１６ｂを形成する。このフォトリソグラフィ技術では、製造装置として、スパッタリング成膜装置、感光性レジストの塗布装置、乾燥機、露光装置、現像装置、エッチング装置、剥膜装置などが用いられる。
【０１６５】
ステップＳ９において、製造装置は、配向膜１７を形成する。ステップＳ９においては、製造装置として、転写装置又はインクジェットなどの印刷機、硬膜装置などを用いることができる。
【０１６６】
本実施形態においては、遮光性色材の主材としてカーボンを含むアライメントマークを用いることで、有機顔料遮光層１４の形成に必要な位置あわせが可能になる。
【０１６７】
なお、対向基板４に、対向電極１６ａ，１６ｂが必要ない場合には、ステップＳ８は省略される。対向基板４に、配向膜１７が必要ない場合には、ステップＳ９は省略される。
【０１６８】
以下に、上記図１４の対向基板４の製造方法について、詳細に説明する。
【０１６９】
例えば、図１５に示すようなＶ字形状（ｄｏｇｌｅｇｇｅｄ  ｓｈａｐｅ）の多角形画素パターンを形成する。このＶ字形状では、互いに向かい合う２つの辺が平行である。カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とは、平面視で幅（太さ）が異なり、カーボン遮光層１２の中心線と、有機顔料遮光層１４の中心線とが重なる。
【０１７０】
まず、ガラス基板などの透明基板１１の全面に、カーボン遮光層１２を形成するための黒色レジスト１を、乾燥後の塗膜がおよそ膜厚１．５μｍとなるように、塗布する。
【０１７１】
次に、基板を、クリーンオーブン中で、７０℃で２０分間、プリベークし、室温に冷却する。超高圧水銀ランプを用いて、フォトマスクを介して紫外線を基板に露光する。このとき、十字状のアライメントマークを基板の最外周の一部に形成する。その後、現像装置を用いて、基板を２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像し、イオン交換水で洗浄し、風乾する。さらに、基板を、クリーンオーブン中で、２３０℃で３０分間、ポストベークし、カーボン遮光層１２を形成する。
【０１７２】
次に、カーボン遮光層１２の形成後、塗布装置を用いて、第１の透明樹脂層１３をおよそ２μｍの膜厚で塗布形成する。
【０１７３】
次に、第１の透明樹脂層１３を硬膜した後、有機顔料を遮光性色材の主材として含み、有機顔料遮光層１４を形成するための黒色レジスト２を、乾燥後の塗膜の膜厚がおよそ１．５μｍとなるように、基板の全面に塗布装置を用いて塗布する。
【０１７４】
ホットプレート上で基板を７０℃で２０分間プリベークした後、さらに基板を室温に冷却し、超高圧水銀ランプを備えた露光装置にセットする。
【０１７５】
このとき、露光装置を用いて、およそ光波長８５０ｎｍの赤外光を基板の裏面から投光し、基板の表面（黒色レジスト２の塗膜面）から出射される赤外光を赤外受光センサによって検出し、これによりアライメントマークの位置を検出する。図６に示されるように、カーボン遮光膜１２及びアライメントマークは、赤外光を透過せず、黒色レジスト２は赤外光を透過する。したがって、赤外光を用いることにより、アライメントマークを検出でき、正確に位置あわせを行うことができる。なお、アライメントマークの検出に用いられる赤外光の波長は、例えば、およそ光波長８００ｎｍより長波長の赤外線が好ましい。赤外受光センサとしてＣＣＤ又はＣＭＯＳが用いられる場合、赤外受光センサに備えられる半導体の感度領域に応じた赤外線が適用される。
【０１７６】
次に、同じ露光装置を用いて、位置あわせの後、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して、紫外線によって基板を露光する。その後、現像装置を用いて、基板を２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾する。さらに、基板を、クリーンオーブン中で、２３０℃で３０分間ポストベークし、硬膜し、有機顔料遮光層１４を形成する。
【０１７７】
次に、有機顔料遮光層１４の上に、第２の透明樹脂層１５を塗布、硬膜する。
【０１７８】
次に、第２の透明樹脂層１５の上に、スパッタリング成膜装置を用いて、例えば、ＩＴＯなどのような透明導電膜を形成する。
【０１７９】
そして、この透明導電膜を、既存のフォトリソグラフィ技術を用いて、対向電極１６ａ，１６ｂのパターンを加工する。このフォトリソグラフィ技術としては、例えば、フォトレジストを用いた露光及び現像技術、ウェット方式又はドライ方式のエッチング技術が用いられる。
【０１８０】
次に、第２の透明樹脂層１５の上に、配向膜１７を形成する。
【０１８１】
この結果、対向基板４が生成される。
【０１８２】
なお、ＩＰＳ又はＦＦＳなどのような液晶駆動方式の液晶表示装置においては、対向電極１６ａ，１６ｂを省略することができる。
【０１８３】
液晶表示装置１は、バックライトユニット２２に赤色の固体発光素子、青色の固体発光素子、緑色の固体発光素子を備え、これらの固体発光素子の時分割（フィールドシーケンシャル）発光と液晶駆動とを同期させることにより、カラー表示を実現することができる。
【０１８４】
本実施形態に係る対向基板４の製造方法においては、有機顔料遮光層１４を形成するための黒色レジスト２を塗布した後であっても、アライメントマークに基づく位置あわせを高精度に行うことができる。
【０１８５】
（第３の実施形態）
本実施形態においては、上記第１及び第２の実施形態に係る対向基板４に、カラー表示に用いられるカラーフィルタを備えた液晶表示装置について説明する。本実施形態において、着色された画素は、縦方向に長い形状を持つ。画素は、赤フィルタ、緑フィルタ、及び青フィルタのうちのいずれかを含む。なお、同一色の２つのサブピクセルを１つの画素としてもよい。
【０１８６】
図１６は、本実施形態に係る液晶表示装置３１に備えられる液晶パネル３２の構成の一例を示す部分断面図である。この図１６は、液晶パネル３２の画素の横方向（画素幅方向）の断面図である。図１６は、液晶駆動電圧の印加されている状態の一例を示している。液晶パネル３２において、偏光板、位相差板などは省略されている。
【０１８７】
液晶表示装置３１の対向基板３３は、透明基板１１と第１の透明樹脂層１３との間にカラーフィルタ層ＣＦを備えている。カラーフィルタ層ＣＦは、カーボン樹脂層１２と、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦを含むカラーフィルタ３４とを備える。
【０１８８】
図１７は、本実施形態に係る液晶パネル３２の対向基板３３の一例を示す部分平面図である。この図１７は、液晶パネル３２を観察者側から見た状態を示している。上記図１６は、図１７のＢ−Ｂ’断面に相当する。
【０１８９】
本実施形態において、カーボン遮光層１２は複数の長方形を含むマトリクスパターンであり、有機顔料遮光層１４は線状パターンである。各画素は、矩形状である。有機顔料遮光層１４は、カーボン遮光層１２の２つの側辺部で重なる。
【０１９０】
ブラックマトリクスとして機能するカーボン遮光層１２は、平面視で、向かい合う２つの側辺部を含む。この向かい合う２つの側辺部は、互いに平行である。カーボン遮光層１２の線幅は、有機顔料遮光層１４の線幅よりも狭い。平面視で、カーボン遮光層１２の側辺の中心軸（カーボン遮光層１２の線状パターンの延在方向に延びる中心線）と、有機顔料遮光層１４の中心軸（有機顔料遮光層１４の線状パターンの延在方向に延びる中心線）とは、重なる。このようなカーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とが重なる状態は、３次元表示効果を向上させることができる。
【０１９１】
図１８は、本実施形態に係る対向基板３３の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【０１９２】
この図１８の製造方法は、ステップＳ１とステップＳ２との間で、カラーフィルタ３４を形成するステップＳ１ａが実行される点が、上記図１４の製造方法と異なり、他のステップについては同様である。
【０１９３】
以下に、上記図１８の対向基板３３の製造方法について、詳細に説明する。
【０１９４】
まず、ガラス基板などの透明基板１１の全面に、カーボン遮光層１２を形成するための黒色レジスト１を、乾燥後の塗膜がおよそ膜厚１．５μｍとなるように、塗布する。
【０１９５】
次に、基板を、クリーンオーブン中で、７０℃で２０分間、プリベークし、室温に冷却する。また、超高圧水銀ランプを用いて、フォトマスクを介して紫外線を基板に露光する。このとき、十字状のアライメントマークを基板の最外周の一部に形成する。その後、基板を２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像し、イオン交換水で洗浄し、風乾する。さらに、基板を、クリーンオーブン中で、２３０℃で３０分間、ポストベークし、カーボン遮光層１２を形成する。
【０１９６】
カーボン遮光層１２のパターンは、例えば、図１７に示すように、開口領域を持つ長方形状のマトリクスパターンとする。
【０１９７】
次に、赤色レジストを、膜厚がおよそ２．５μｍとなるように、基板に塗布し、乾燥し、露光機にてストライプ状の着色層を露光し、現像することで、赤フィルタＲＦのパターンを形成する。
【０１９８】
次に、緑色レジストを、膜厚がおよそ２．５μｍとなるように、基板に塗布し、乾燥し、露光機にてストライプ状の着色層を露光し、現像することで、緑フィルタＧＦのパターンを形成する。
【０１９９】
次に、青色レジストを、膜厚がおよそ２．５μｍとなるように、基板に塗布し、乾燥し、露光機にてストライプ状の着色層を露光し、現像することで、青フィルタＢＦのパターンを形成する。
【０２００】
上記の赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦの現像及び硬膜の工程は、有機顔料遮光層１２を形成する工程と同様である。
【０２０１】
赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦのパターンを形成した後、第１の透明樹脂層１３をおよそ２μｍの膜厚で塗布形成する。
【０２０２】
次に、第１の透明樹脂層１３を硬膜した後、遮光性色材の主材として有機顔料を含み、有機顔料遮光層１４を形成するための黒色レジスト２を、乾燥後の塗膜の膜厚がおよそ１．５μｍとなるように、基板の全面に塗布する。
【０２０３】
さらに、基板を７０℃で２０分間プリベークし、基板を室温に冷却し、超高圧水銀ランプを備えた露光装置にセットする。
【０２０４】
次に、露光装置を用いて、およそ光波長８５０ｎｍの赤外光を基板の裏面から投光し、基板の表面（黒色レジスト２の塗膜面）から出射される赤外光を赤外受光センサによって検出し、これによりアライメントマークの位置を検出する。図６に示されるように、カーボン遮光膜１２及びアライメントマークは、赤外光を透過せず、黒色レジスト２は赤外光を透過する。したがって、赤外光を用いることにより、アライメントマークを検出でき、正確に位置あわせを行うことができる。なお、アライメントマークの検出に用いられる赤外光の波長は、例えば、およそ光波長８００ｎｍより長波長の赤外線が好ましい。赤外受光センサとしてＣＣＤ又はＣＭＯＳが用いられる場合、赤外受光センサに備えられる半導体の感度領域に応じた赤外線が適用される。
【０２０５】
次に、同じ露光装置を用いて、位置あわせの後、超高圧水銀ランプを用い、有機顔料遮光層１４のパターンを持つフォトマスクを介して、紫外線によって基板を露光する。その後、現像装置を用いて、基板を２３℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、風乾する。さらに、基板を、クリーンオーブン中で、２３０℃で３０分間ポストベークし、硬膜し、有機顔料遮光層１４を形成する。
【０２０６】
次に、塗布装置を用いて、有機顔料遮光層１４の上に、第２の透明樹脂層１５を塗布、硬膜する。
【０２０７】
次に、第２の透明樹脂層１５の上に、例えば、ＩＴＯに代表される透明導電膜を成膜した後、既存のフォトリソグラフィ技術により、例えば、櫛歯状の対向電極１６ａ，１６ｂのパターンを形成する。
【０２０８】
そして、対向電極１６ａ，１６ｂ上に、配向膜１７を形成する。
【０２０９】
この結果、対向基板３３が製造される。
【０２１０】
本実施形態においては、カラーフィルタ３４を含む対向基板３３の製造方法において、有機顔料遮光層１４を形成するための黒色レジスト２を塗布した後であっても、アライメントマークに基づく位置あわせを高精度に行うことができる。
【０２１１】
（第４の実施形態）
本実施形態においては、上記第３の実施形態に係る液晶表示装置３１における色分離の一例について説明する。
【０２１２】
図１９は、本実施形態に係るカーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とが重なる画素の側辺部Ａの一例を示す部分平面図である。この図１９は、対向基板３３を液晶パネル３２の表示面から見た平面図である。
【０２１３】
カーボン遮光層１２の側辺部は、平面視（すなわち、基板平面と垂直な方向）で、欠けている部分１２ａを持つ。このカーボン遮光層１２の欠けている部分１２ａでは、平面視で、有機顔料遮光層１４と、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、又は、青フィルタＢＦとが光学的に重なる。図１９では、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、又は、青フィルタＢＦとは省略し、カーボン遮光層１２と有機顔料遮光層１４とが重なる関係を示している。
【０２１４】
カーボン遮光層１２のパターンの形成されていない部分１２ａでは、さらに、平面視で、光センサ（受光素子）２７ａが備えられる。
【０２１５】
図２０は、カーボン遮光層１２のパターンの形成されていない部分１２ａの横方向の断面の一例を示す部分断面図である。この図２０は、上記図１９のＣ−Ｃ’断面を示している。
【０２１６】
図２０は、光センサ２７ａ，２７ｂが緑フィルタＧＦと、基板平面と垂直な方向で、重なる場合を例示している。
【０２１７】
光センサ２７ａ（第２の光センサ）の光入射側では、緑フィルタＧＦと有機顔料遮光層１４とが重なっている。光センサ２７ａは、緑フィルタＧＦと有機顔料遮光層１４とを通過した光を検出する。
【０２１８】
光センサ２７ｂ（第１の光センサ）の光入射側には、緑フィルタＧＦが備えられているが、カーボン遮光層１２及び有機顔料遮光層１４は備えられていない。
【０２１９】
処理部１９は、光センサ２８ｂの検出データから、光センサ２８ａの検出データを引き算し、これにより高精度の緑成分の検出データを生成する。
【０２２０】
図２１は、光センサ２７ａ，２７ｂが赤フィルタＲＦと、基板平面と垂直な方向で、重なる場合を例示している。
【０２２１】
光センサ２７ａ（第２の光センサ）の光入射側では、赤フィルタＲＦと有機顔料遮光層１４とが重なっている。光センサ２７ａは、赤フィルタＲＦと有機顔料遮光層１４とを通過した光を検出する。
【０２２２】
光センサ２７ｂ（第１の光センサ）の光入射側には、赤フィルタＲＦが備えられているが、カーボン遮光層１２及び有機顔料遮光層１４は備えられていない。
【０２２３】
処理部１９は、光センサ２８ｂの検出データから、光センサ２８ａの検出データを引き算し、これにより高精度の赤成分の検出データを生成する。
【０２２４】
図２２は、光センサ２７ａ，２７ｂが青フィルタＢＦと、基板平面と垂直な方向で、重なる場合を例示している。
【０２２５】
光センサ２７ａ（第２の光センサ）の光入射側では、青フィルタＢＦと有機顔料遮光層１４とが重なっている。光センサ２７ａは、青フィルタＢＦと有機顔料遮光層１４とを通過した光を検出する。
【０２２６】
光センサ２７ｂ（第１の光センサ）の光入射側には、青フィルタＢＦが備えられているが、カーボン遮光層１２及び有機顔料遮光層１４は備えられていない。
【０２２７】
処理部１９は、光センサ２８ｂの検出データから、光センサ２８ａの検出データを引き算し、これにより高精度の青成分の検出データを生成する。
【０２２８】
図２３は、本実施形態に係るカラーフィルタＣＦの分光特性の一例を示すグラフである。
【０２２９】
液晶表示装置３１に適用されているカラーフィルタＣＦは、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦを含む。特性ＲＬは、赤フィルタＲＦの分光特性である。特性ＧＬは、緑フィルタＧＬの分光特性である。特性ＢＬは、青フィルタＢＦの分光特性である。
【０２３０】
赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、及び青フィルタＢＦの透過率は、およそ光波長７００ｎｍより長波長で大きく相違している。
【０２３１】
したがって、光センサ２７ｂを備える液晶表示装置３１をカラーコピー機器又は撮像装置として用いる場合、例えば、およそ光波長７００ｎｍ〜１１００ｎｍの近赤外域の波長において、受光成分を除去しなければ、高精度の赤、緑、青の色分離は困難である。
【０２３２】
薄膜トランジスタに含まれる例えば、アモルファスシリコン又はポリシリコンなどの半導体は、およそ光波長４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長域で光を検出する。
【０２３３】
図２４は、本実施形態に係る有機顔料遮光層１４の遮光特性ＢＬＫ１及びの遮光特性ＢＬＫ２の例を示すグラフである。
【０２３４】
図示されていないカーボン遮光層１２は、主な遮光性の色材としてカーボンを含む。カーボン遮光層１２の透過率は、およそ光波長４００ｎｍから９００ｎｍを含む可視域で１％以下の低い透過率で形成される。
【０２３５】
有機顔料遮光層１４の透過率は、およそ光波長６７０ｎｍ以降の長波長以降で立ち上がり、およそ光波長７００ｎｍより長波長域で高い透過率を維持する。
【０２３６】
有機顔料遮光層１４は、およそ光波長６６０ｎｍより短い波長域で、光を透過抑制可能である。
【０２３７】
図２５は、緑フィルタＧＦの透過特性ＧＬと、緑フィルタＧＦと有機顔料遮光層１４とを重ねた透過特性ＧＬＢＬＫとの一例を示すグラフである。
【０２３８】
カラーフィルタＣＦに含まれる赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、緑フィルタＧＦのそれぞれの単色層と、有機顔料遮光層１４とを光を検出するために重ねた部分は、光学的に重なる部位と称するとしてもよい。
【０２３９】
可視光域の高精度の緑の検出データは、緑フィルタＧＦ経由で検出された光の検出データから、緑フィルタＧＦと有機顔料遮光層１４とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算して得られる。
【０２４０】
このように、緑フィルタＧＦ経由で検出された光の検出データから、緑フィルタＧＦと有機顔料遮光層１４とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算することにより、可視光域の緑の検出データのみを抽出することができる。
【０２４１】
図２６は、赤フィルタＲＦの透過特性ＲＬと、赤フィルタＲＦと有機顔料遮光層１４とを重ねた透過特性ＲＬＢＬＫとの一例を示すグラフである。
【０２４２】
可視光域の高精度の赤の検出データは、赤フィルタＲＦ経由で検出された光の検出データから、赤フィルタＲＦと有機顔料遮光層１４とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算して得られる。
【０２４３】
このように、赤フィルタＲＦ経由で検出された光の検出データから、赤フィルタＲＦと有機顔料遮光層１４とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算することにより、可視光域の赤の検出データのみを抽出することができる。
【０２４４】
図２７は、青フィルタＢＦの透過特性ＢＬと、青フィルタＢＦと有機顔料遮光層１４とを重ねた透過特性ＢＬＢＬＫとの一例を示すグラフである。
【０２４５】
可視光域の高精度の青の検出データは、青フィルタＢＦ経由で検出された光の検出データから、青フィルタＢＦと有機顔料遮光層１４とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算して得られる。
【０２４６】
このように、青フィルタＢＦ経由で検出された光の検出データから、青フィルタＢＦと有機顔料遮光層１４とを光学的に重ねて検出された光の検出データを引き算することにより、可視光域の青の検出データのみを抽出することができる。
【０２４７】
上記の減算処理は、例えば、処理部１９によって行われる。光センサ２８ｂは、緑フィルタＧＦ経由で光の検出データを生成する。光センサ２８ａは、緑フィルタＧＦと有機顔料遮光層１４とを経由して光の検出データを生成する。
【０２４８】
光センサ２７ｂの検出データは、緑色の感光成分と近赤外域の感光成分とを含む。しかしながら、処理部１９は、光センサ２７ｂの検出データから、光センサ２７ａの検出データを引き算することにより、可視光域の部分の緑色成分のみの検出データを抽出することができる。なお、緑フィルタＧＦを、赤フィルタＲＦ又は青フィルタＢＦに置き換えることにより、それぞれ可視光域の赤色成分の検出データ、可視光域の青色成分の検出データを抽出することができる。
【０２４９】
図２８は本実施形態に係る横方向における左半分の画素の一例を示す部分断面図である。この図２８は、上記図１６の左半分に相当する。
【０２５０】
図２８に示すように、画素電極９ａに液晶駆動電圧が印加されていない場合の液晶分子Ｌ１〜Ｌ６は、小さいプレチルト角θを持つ垂直配向である。
【０２５１】
この図２８の断面において、画素中央線ＣＡへ向けて、対向電極１６ａの左端が画素電極９ａの左端よりも幅ｂだけずれており、対向電極１６ａの右端が画素電極９ａの右端よりも幅ｃだけずれている。
【０２５２】
画素中央線ＣＡとは逆の画素の側辺部へ向けて、共通電極８ａの左端が画素電極９ａの左端よりも幅ａだけずれている。共通電極８ａと画素電極９ａとは幅ｄで重なる。
【０２５３】
画素電極９ａに液晶駆動電圧が印加されると、画素電極９ａと共通電極８ａとの間には電気力線ＥＬ１で表現される電場が形成される。さらに、画素電極９ａに液晶駆動電圧が印加されると、画素電極９ａと、この画素電極９ａの形成位置からずれた位置の対向電極１６ａとの間に斜め方向の電気力線ＥＬ２，ＥＬ３で表現される電場が形成される。
【０２５４】
液晶分子Ｌ１〜Ｌ６は、斜め方向の電場に基づいて、方向２８ａに傾斜する。右半分の画素の液晶分子Ｌ７〜Ｌ１２は、方向２８ａと逆の方向２８Ｄｂに傾斜する。
【０２５５】
実効的に強い電場にある液晶分子Ｌ１は、もっとも早く動作し、液晶表示を高速化するためのトリガとなる。斜め電界の発生位置にある液晶分子Ｌ２〜Ｌ６も、液晶分子Ｌ１と同様に、高速に動作する。このため、液晶分子Ｌ２〜Ｌ６は、液晶分子Ｌ１と協調して液晶表示の高速化を実現する。
【０２５６】
本実施形態のように斜め電界により液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を傾斜させることで、小さいプレチルト角θを持つ液晶分子であっても実質的には大きなプレチルト角を持つ液晶分子のように駆動させることができる。したがって、斜め電界により液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を傾斜させることにより、液晶表示の高速化を実現することができる。例えば、斜め電界により液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を傾斜させることにより、およそ０．１°から０．９°の範囲の小さいプレチルト角θであっても液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２を高速に動作させることができる。なお、垂直配向の液晶表示において、プレチルト角の大きい液晶分子は倒れやすいが、大きいプレチルト角を持つために黒表示のときでも光漏れがありコントラストが低下する場合がある。
【０２５７】
液晶表示装置１は、縦方向の向かい合う側辺近傍の画素端部において、画素電極９ａから共通電極８ａのはみ出し部ａ（はみ出し部８１ａに対応）への電場を形成し、方向２８ａに液晶分子を傾斜させる。本実施形態に係る電場形成と液晶駆動は、画素内での均質な表示かつ高い透過率の表示を実現させることができる。
【０２５８】
図２９は、１つの画素のうちの左側の画素電極９ａ及び固体発光素子２４ａの同期の一例を示す部分断面図である。また、この図２９は、光制御素子２１に含まれる半円柱状レンズ２１ａと、光制御素子２３に含まれる三角柱プリズム２３ａとの３次元画像表示のための作用を表す。
【０２５９】
図２９では、画素電極９ａに液晶駆動電圧を印加し、この電圧印加と同期して固体発光素子２４ａを発光させた場合の光路が例示されている。画素電極９ａに液晶駆動電圧を印加することによって、画素の左側の液晶分子が垂直から水平になるように回転する。この画素電極９ａへの電圧印加と同期して固体発光素子２４ａを発光させる。この固体発光素子２４ａから出射された光は、図２９に示すように、三角柱プリズム２３ａ、半円柱状レンズ２１ａを通過し、出射光２９ａとして観察者の右目３０ａの方向に出射される。出射角αは、主に三角柱プリズム２３ａの先端角度εと半円柱状レンズ２１ａの曲率ｒとに基づいて設定できる。例えば、三角柱プリズム２３ａの先端角度の大小を調整することによって、左側の固体発光素子２４ａの出射光を反対の左目３０ａの方向に出射することができる。
【０２６０】
３次元画像の画像信号に基づいて、固体発光素子２４ａ，２４ｂの発光タイミングと画素電極９ａ，９ｂへの電圧印加タイミングとを同期させて、固体発光素子２４ａ，２４ｂ及び画素電極９ａ，９ｂを制御することにより、３次元画像表示を実現することができる。
【０２６１】
図３０は、光制御素子の変形例を示す断面図である。
【０２６２】
液晶表示装置３５は、液晶パネル３２とバックライトユニット３６とを備える。バックライトユニット３６は、光制御素子３７、固体発光素子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ、反射板２６を備える。バックライトユニット３６は、例えば、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てもよいが、この図３０では省略されている。
【０２６３】
光制御素子３７は、アクリル樹脂などにより、半円柱状レンズ２１ａのアレイと、三角柱状プリズム２３ａのアレイとは、一体成型品として形成される。
【０２６４】
この光制御素子３７についても、上記図７と同様に、複数の三角柱状プリズム２３ａの軸は、平面視で、複数の半円柱状レンズ２１ａの軸と角度ψを持つ。
【０２６５】
図３１Ａ〜図３１Ｃは、本実施形態に係る画素電極９ａ，９ｂと共通電極８ａ，８ｂとの平面形状の変形例を示す画素平面図である。
【０２６６】
図３１Ａ〜図３１Ｃは、本実施形態に係る画素の形状と画素電極９ａ，９ｂの形状との変形例を示す部分平面図である。図３１ＡのＤ−Ｄ’断面は、上記図２８と同様である。
【０２６７】
本実施形態の「Ｖ」字状の各画素は、画素の上枠部として、横方向に「Ｖ」状の辺、画素の下枠部として、横方向に「Ｖ」状の辺を持つ。２つの「Ｖ」状の辺は、互いに平行である。各画素は、縦方向に平行な２つの側辺を持つ。各画素は、横方向よりも縦方向に長い。なお、本実施形態の各画素の形状は、逆「Ｖ」字状でもよい。横方向には、異なる色の画素が並べられる。縦方向には、同じ色の画素が並べられる。なお、同じ色の画素は、平面視で斜め方向に並べられてもよい。
【０２６８】
「Ｖ」状の辺と横方向とは、角度ωを持つ。この角度ωは、視野角を向上させるために、およそ５°から４５°の範囲としてもよい。さらに、平面視において、液晶分子Ｌ１〜Ｌ１２の配向方向は、「Ｖ」状の上辺及び下辺と同じ方向に設定されてもよい。
【０２６９】
画素電極９ａ，９ｂは、「Ｖ」状の画素形状にそった形状で形成される。画素電極９ａ，９ｂは、画素中央線ＣＬに対して、線対称の形状を持つ。画素電極９ａ，９ｂの表面には、「Ｖ」状の辺にそって複数のスジＦが形成される。
【０２７０】
以上説明した本実施形態においては、３次元画像のカラー表示の品質を向上させることができ、３次元カラー表示と２次元カラー表示とを切り替え可能であり、明るいカラー表示を実現することができる。
【０２７１】
（第５の実施形態）
本実施形態においては、上記第１から第４の実施形態に係る対向基板４，３３に用いられる透明樹脂及び有機顔料などの材料について例示する。
【０２７２】
＜透明樹脂＞
カーボン遮光層１２、有機顔料遮光層１４、カラーフィルタＣＦの形成に用いられる感光性着色組成物は、顔料分散体（以下ペースト）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、溶剤などを含有する。例えば、本実施形態で用いられる感光性樹脂及び非感光性樹脂などのような透明性の高い有機樹脂は、総称して透明樹脂と呼ばれる。
【０２７３】
透明樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は感光性樹脂を用いることができる。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、ポリイミド樹脂などを用いることができる。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、フェノール樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂は、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生成されもよい。
【０２７４】
＜アルカリ可溶性樹脂＞
本実施形態に係るカーボン遮光層１２及び有機顔料遮光層１４などの遮光膜、第１の透明樹脂層１３、第２の透明樹脂層１５、カラーフィルタＣＦの形成には、フォトリソグラフィによるパターン形成が可能な感光性樹脂組成物を用いることが好ましい。上述した透明樹脂は、アルカリ可溶性を付与された樹脂であることが望ましい。アルカリ可溶性樹脂として、カルボキシル基又は水酸基を含む樹脂を用いてもよく、他の樹脂を用いてもよい。アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、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などを用いることができる。上述した樹脂のうち、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、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、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。
【０２７５】
＜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される。
【０２７６】
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）アクリレートなどの水酸基含有（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）アクリレートなどのエーテル基含有（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）アクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどを用いて得る重合体を用いることができる。
【０２７７】
なお、例示された上述の単量体は、単独で使用、又は、２種以上を併用することができる。
【０２７８】
さらに、アクリル樹脂は、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、又はフェニルマレイミドなどの化合物を含む共重合体を用いて生成されてもよい。また、例えば、（メタ）アクリル酸など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など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生成し、アクリル樹脂を得てもよい。例えば、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有（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）アクリル酸など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生成し、アクリル樹脂を得てもよい。
【０２７９】
＜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などを用いることができる。
【０２８０】
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などを用いることができる。
【０２８１】
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などを用いることができ、これら顔料の中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：６が好ましい。
【０２８２】
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などを用いることができ、これら顔料の中では、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３が好ましい。
【０２８３】
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などを用いることができ、これら顔料の中では、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。緑色顔料としては、ハロゲン化アルミニウムフタロシアニン顔料を用いてもよい。
【０２８４】
＜カーボン遮光層１２及び有機顔料遮光層１４の色材＞
カーボン遮光層１２及び有機顔料遮光層１４に含まれる遮光性の色材は、可視光波長領域に吸収性を持ち、遮光機能を備えた色材である。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、染料などを用いることができる。無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタンなどを用いることができる。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、メチン系染料などを用いることができる。有機顔料については、例えば、上記の有機顔料を適用してもよい。なお、遮光性成分としては、１種の遮光性成分を用いてもよく、適当な比率で２種以上の遮光性成分を組み合わせてもよい。
【０２８５】
例えば、可視光波長域は、およそ光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲である。
【０２８６】
＜カーボン遮光層１２に適用される黒色レジスト１の例＞
カーボン遮光層１２に用いられる黒色ペースト（分散体）の調製例について説明する。
【０２８７】
下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、ビーズミル分散機にて攪拌され、黒色ペーストが作製される。それぞれの組成は、質量部で表す。
【０２８８】
カーボン顔料  ２０部
分散剤  ８．３部
銅フタロシアニン誘導体  １．０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部
上記黒色ペーストを用いて、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、５μｍのフィルタで濾過され、カーボン遮光層１２に適用される黒色レジスト１が調製される。本実施形態において、レジストとは、カーボン又は有機顔料を含む感光性着色組成物を指す。
【０２８９】
黒色ペースト  ２５．２部
アクリル樹脂溶液  １８部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート  ５．２部
光重合開始剤  １．２部
増感剤  ０．３部
レベリング剤  ０．１部
シクロヘキサノン  ２５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  ２５部
本実施形態及び上記各実施形態において、黒色レジスト１又はカラーレジストにおける主体の色材（顔料）は、そのレジストに含まれる色材（顔料）の全質量比（％）に対して５０％以上を占める色材を意味する。例えば、黒色レジスト１は、カーボンが色材の１００％を占め、カーボンが主な色材となる。また、カーボンを主な色材とする黒色レジストでは、その色調又は反射色を調整するため、全質量比にて１０％以下を目安に、赤色、黄色、青色などの有機顔料を添加してもよい。
【０２９０】
＜有機顔料遮光層１４に用いられる黒色レジスト２の例＞
本実施形態に関わる有機顔料遮光層１４の透過率が、６７０ｎｍ以降の長波長側で立ち上がる波長（この立ち上がりで透過率が５０％になる波長を以下、半値波長と呼ぶ）は、およそ光波長６７０ｎｍ〜およそ光波長８００ｎｍの領域に属する。ここで、およそ光波長６７０ｎｍとは、赤フィルタＲＦの透過率が高く維持される光波長であり、およそ光波長８００ｎｍとは、青フィルタＢＦの透過率が高くなる立ち上がり部分である。
有機顔料遮光層１４に用いられる有機顔料の混合例を以下に示す。
【０２９１】
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４（以下、Ｒ２５４と略記する）
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９（以下、Ｙ１３９と略記する）
Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３（以下、Ｖ２３と略記する）
これら３種類の顔料のうち、Ｒ２５４の顔料は除かれてもよい。さらに、この３種類の顔料の他に、半値波長の調整用に微量の他の種類の顔料、例えば、上記の有機顔料、が２０％以下の少量で添加されてもよい。
【０２９２】
例えば、ハロゲン化銅フタロシアニン、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン、又はハロゲン化アルミニウムフタロシアニンなどの緑色顔料を、遮光層ＢＬＫ２における光波長７００ｎｍ付近の分光特性の立ち上がりの調整（分光カーブ形状の調整）のために、少量、用いられてもよい。このような分光特性の立ち上がりの調整により、遮光層ＢＬＫ２に、最適な赤外域透過性を持たせることができる。あるいは、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３のような、赤外域に７６０ｎｍの半値波長を持つ顔料を、例えば、１０％以下の量で、遮光層ＢＬＫ２に用いる有機顔料に添加することにより、図６、図２４に示す、ＢＬＫ２の半値波長を６８０ｎｍより長波長側にシフトさせることができる。Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３のようなブルー顔料を遮光層ＢＬＫ２に用いる有機顔料に添加する場合、紫色の顔料Ｖ２３をその相当量分、減らすことができる。たとえば、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット２３の質量比率を３０％にまで減らすことができる。半値波長が７００ｎｍ以降にある、単一の顔料を分散したペースト（たとえば、単一顔料と透明樹脂および有機溶剤の分散体）を、黒色レジスト２に添加することで、半値波長を７００ｎｍ以降の長波長側に調整できる。
【０２９３】
有機顔料遮光層１４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、およそ光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍである。有機顔料遮光層１４の半値波長を光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲に設定するためには、およそ光波長６６０ｎｍ付近から赤外線透過率特性が立ち上がり、長波長側で透過率特性が高くなる必要がある。有機顔料遮光層１４の低透過率の波長範囲は、およそ光波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲としてもよい。なお、有機顔料遮光層１４の透過率をおよそ光波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲で５％以下の低い値とすることは、有機顔料遮光層１４に含まれる顔料の量を増やす、又は、有機顔料遮光層１４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、有機顔料遮光層１４の膜厚などに基づいて、容易に調整されることができる。有機顔料遮光層１４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。有機顔料遮光層１４の半値波長を光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍ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、光波長７００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にある緑色顔料が好ましい。半値波長を光波長６７０ｎｍ〜７５０ｎｍ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。有機顔料遮光層１４の分光特性を調節するために、青色顔料が添加さてもよい。
【０２９４】
Ｒ２５４の質量比率（％）は、例えば、０〜４０％の範囲に属してもよい。
【０２９５】
Ｙ１３９の質量比率（％）は、例えば、２５〜５０％の範囲に属してもよい。
【０２９６】
Ｖ２３の質量比率（％）は、例えば、３０〜７５％の範囲に属してもよい。
【０２９７】
有機顔料遮光層１４の標準的膜厚、例えば、２μｍ前後の膜厚では、Ｖ２３の紫色顔料を３０〜７５％の範囲のいずれかの値で添加する。これにより、有機顔料遮光層１４は、光波長６７０ｎｍ〜８００ｎｍで半値波長を持つ。黄色の有機顔料を２５〜５０％のいずれかの値とし、さらに、赤色の有機顔料を０〜４０％添加し、混合することにより、有機顔料遮光層１４の光波長４００ｎｍ〜６６０ｎｍの透過率を十分に下げることができる。光波長４００ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲において有機顔料遮光層１４の透過率に浮き（０％のベースラインからの分光の浮き）を削除することにより、光センサ２７ｂの検出データから光センサ２７ａの検出データの引き算により、正確な色分離を行うことができる。
【０２９８】
通常、これら顔料に基づいてカラーレジスト（着色組成物）が生成される前に、顔料は、樹脂又は溶液に分散され、顔料ペースト（分散液）が生成される。例えば、顔料Ｙ１３９単体を樹脂又は溶液に分散させるためには、顔料Ｙ１３９の７部（質量部）に対して以下の材料が混合される。
【０２９９】
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  ２３．０部
なお、Ｖ２３、Ｒ２５４などのような他の顔料についても、同じ樹脂又は溶液に分散され、黒色の顔料分散ペーストが生成されてもよい。
【０３００】
以下に、上記の顔料分散ペーストに基づいて黒色レジストを生成するための組成比を例示する。
【０３０１】
Ｙ１３９ペースト  １４．７０部
Ｖ２３ペースト  ２０．６０部
アクリル樹脂溶液  １４．００部
アクリルモノマー  ４．１５部
開始剤  ０．７部
増感剤  ０．４部
シクロヘキサノン  ２７．００部
ＰＧＭＡＣ  １０．８９部
上記の組成比により有機顔料遮光層１４に用いられる黒色レジスト２が形成される。
【０３０２】
有機顔料遮光層１４の形成に用いられる顔料の主色材である黒色レジスト２は、全質量比に対し約５８％を占める紫色顔料Ｖ２３である。有機顔料の多くは、およそ光波長８００ｎｍより長波長領域で高い透過率を持つ。
【０３０３】
例えば、有機顔料遮光層１４に含まれる黒色レジストの主色材は、１００％の有機顔料としてもよい。例えば、有機顔料を主色材とする黒色レジストは、遮光性を調整するため、全質量の４０％以下を目安にカーボンを添加してもよい。
【０３０４】
＜対向基板３３に用いられる赤色レジストの一例＞
赤色ペースト（分散液）の調製例について以下に説明する。
【０３０５】
下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、赤色ペーストが作製される。
【０３０６】
赤色顔料  Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ２５４  ８部
赤色顔料  Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ１７７  １０部
黄色顔料  Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ１５０  ２部
分散剤  ２部
アクリルワニス（固形分２０質量％）  １０８部
＜赤色レジストの調製＞
赤色ペーストの調製後、下記の組成の混合物が、均一になるように攪拌混合され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、赤色レジストが調製される。
【０３０７】
赤色ペースト  ４２部
アクリル樹脂溶液  １８部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート  ４．５部
光重合開始剤  １．２部
増感剤  ２．０部
シクロヘキサノン  ３２．３部
＜対向基板３３に用いられる緑色レジストの一例＞
＜緑色ペーストの調製＞
下記組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、緑色ペースト（分散液）が作製される。
【０３０８】
緑色顔料  Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ５８  １０．４部
黄色顔料  Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ１５０  ９．６部
分散剤  ２部
アクリルワニス（固形分２０質量％）  ６６部
＜緑色レジストの調製＞
緑色ペーストの調製後、下記の組成の混合物が、均一になるように攪拌混合され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、緑色レジストが調製される。
【０３０９】
緑色ペースト  ４６部
アクリル樹脂溶液  ８部
ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサーアクリレート  ４部
光重合開始剤  １．２部
光重合開始剤  ３．５部
増感剤  １．５部
シクロヘキサノン  ５．８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  ３０部
＜対向基板３３に用いられる青色レジストの一例＞
＜青色ペースト１の調製＞
下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、青色ペースト１が作製される。
【０３１０】
青色顔料  Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ１５：６  ５２部
分散剤  ６部
アクリルワニス（固形分２０質量％）  ２００部
＜青色ペースト２の調製＞
下記の組成の混合物が均一に攪拌混合され、およそ直径１ｍｍのガラスビーズを用いて、サンドミルで５時間分散され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、ミルで５時間分散し、５μｍのフィルタで濾過して中間青色ペーストが作製される。
【０３１１】
青色顔料  Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ１５：６  ４９．４部
分散剤  ６部
アクリルワニス（固形分２０質量％）  ２００部
この中間青色ペーストに、下記の紫色染料粉体が添加され、よく攪拌され、青色ペースト２が調製される。
【０３１２】
紫色染料  ２．６部
＜青色レジストの調製＞
青色ペースト１の調製後、下記の組成の混合物が均一になるように攪拌混合され、およそ５μｍのフィルタで濾過され、青色レジストが調製される。
【０３１３】
青色ペースト  １６．５部
アクリル樹脂溶液  ２５．３部
ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサーアクリレート  １．８部
光重合開始剤  １．２部
増感剤  ０．２部
シクロヘキサノン  ２５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  ３０部
＜対向基板３３の作製＞
上記の３色の赤色レジスト、緑色レジスト、青色レジストを組み合わせて、例えば、上記第３の実施形態で説明された製造方法により、対向基板３３が作製される。
【０３１４】
本発明の実施形態に関わる液晶表示装置は、３次元表示だけでなく、高解像度の２次元表示が可能である。ゆえ、本発明の実施形態に関わる液晶表示装置は、種々の応用が可能である。例えば、携帯電話、携帯型ゲーム機器、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、自動販売機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、個人認証機器、光通信機器などに、本発明に関わる液晶表示装置が適用可能である。
【０３１５】
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。上記の各実施形態は、自由に組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【０３１６】
１，１１，３１，３５…液晶表示装置、２，３２…液晶パネル、３…アレイ基板、４，３３…対向基板、５…液晶層、６…透明基板、７ａ〜７ｃ…絶縁層、８ａ，８ｂ…共通電極、９ａ，９ｂ…画素電極、１０，１７…配向膜、１２…カーボン遮光層、１３…第１の透明樹脂層、１４…有機顔料遮光層、１５…第２の透明樹脂層、１６ａ，１６ｂ…対向電極、１８ａ，１８ｂ…液晶駆動素子、１９…処理部、２０ａ，２０ｂ…偏光板、２１，２３，３７…光制御素子、２２，３６…バックライトユニット、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ…固体発光素子、２６…反射板、２７，２７ａ，２７ｂ…光センサ、３４…カラーフィルタ層、５０ａ，５１ａ…角度制御部、ＣＦ…カラーフィルタ、ＲＦ…赤フィルタ、ＧＦ…緑フィルタ、ＢＦ…青フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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】
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【図１７】
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【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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