(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶駆動素子と、第１の光センサと、第２の光センサとを備えるアレイ基板と、
液晶層と、
前記液晶層を介して前記アレイ基板と向かい合い、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と、カラーフィルタと、基板平面と垂直な方向で前記カラーフィルタの一部と重なり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と、を備えるカラーフィルタ基板とを具備し、
前記第１の光センサは、前記基板平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタを経由し前記有機顔料遮光層を経由しない光を検出し、
前記第２の光センサは、前記基板平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタと前記有機顔料遮光層とを経由する光を検出する、液晶表示装置。
【請求項２】
前記有機顔料遮光層は、
紫の有機顔料と黄の有機顔料とを含有する樹脂組成物であって、
全有機顔料に対する前記紫の有機顔料の質量比率が５０〜７５％の範囲に属し、全有機顔料に対する前記黄の有機顔料の質量比率が２５〜５０％の範囲に属し、かつ、前記紫の有機顔料の質量比率と前記黄の有機顔料の質量比率との和が１００％以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１の光センサの検出データから、前記第２の光センサの検出データを引き算する処理部をさらに具備する、請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記カーボン遮光層、前記カラーフィルタ、及び前記有機顔料遮光層は、前記カラーフィルタ基板を構成する透明基板上に設けられ、
前記カーボン遮光層及び前記有機顔料遮光層のうち少なくとも一方によって、平面視でマトリクス状の複数の開口部が区分され、
前記カラーフィルタに含まれる赤フィルタ、青フィルタ、緑フィルタは、前記複数の開口部に備えられる、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】
前記アレイ基板の前記液晶層と反対側の面に備えられるバックライトユニットをさらに具備し、
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、
タッチセンシング用の赤外光を発光する第２の固体発光素子と、
前記第２の固体発光素子の発光タイミングと、前記第１の光センサの受光タイミングとを制御する処理部とを具備する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記赤外光の波長は、８００ｎｍから１０００ｎｍの波長領域に属する、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
透明基板と、
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と、
前記透明基板上に区分された複数の開口部に、それぞれ赤フィルタ、青フィルタ、緑フィルタを備えるカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上に形成され、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との積層構成を少なくとも具備し、
前記透明基板の平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタが前記カーボン遮光層及び前記有機顔料遮光層と重ならない部分と、前記カラーフィルタが前記有機顔料遮光層と重なり前記カーボン遮光層とは重ならない部分とを備える、カラーフィルタ基板。
【請求項８】
前記有機顔料遮光層は、
紫の有機顔料と黄の有機顔料とを含有する樹脂組成物であって、
全有機顔料に対する前記紫の有機顔料の質量比率が５０〜７５％の範囲に属し、全有機顔料に対する前記黄の有機顔料の質量比率が２５〜５０％の範囲に属し、かつ、前記紫の有機顔料の質量比率と前記黄の有機顔料の質量比率との和が１００％以下である、請求項７に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項９】
前記有機顔料遮光層の形成された前記カラーフィルタの上に形成された透明樹脂層をさらに備える、請求項７又は請求項８に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１０】
前記透明樹脂層の上に形成された透明導電膜をさらに備える、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１１】
前記有機顔料遮光層は、青の有機顔料を含み、
光波長６７０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で前記有機顔料遮光層を透過する光の透過率特性が立ち上がるように、前記有機顔料遮光層を構成する組成物の組成比が調整されている、請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１２】
前記有機顔料遮光層は、緑の有機顔料を含み、
光波長６７０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で前記有機顔料遮光層を透過する光の透過率特性が立ち上がるように、前記有機顔料遮光層を構成する組成物の組成比が調整されている、請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板。
【請求項１３】
透明基板の上に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む、カーボン遮光層及びアライメントマーク、を形成する工程と、
赤フィルタ、青フィルタ、緑フィルタを含むカラーフィルタを形成する工程と、
前記カラーフィルタの上に、遮光性色材の主材として有機顔料を含む遮光レジストを塗布する工程と、
赤外光及び赤外光センサを用いて、前記アライメントマークの位置を認識する工程と、
前記アライメントマークの位置に基づいて、前記透明基板とフォトマスクとの位置あわせを行う工程と、
前記フォトマスクを用いて前記遮光レジストの塗膜を露光し、現像し、硬膜して、有機顔料遮光層を形成する工程とをこの順で行う、カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１４】
前記カラーフィルタの上に、透明樹脂層を形成する工程をさらに行い、
前記有機顔料遮光層は、前記透明樹脂層の上に形成される、請求項１３に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項１５】
前記赤外光の光波長は、およそ８００ｎｍより長波長側である、請求項１３又は請求項１４に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、カラーフィルタ基板、及びカラーフィルタ基板製造方法に関する。
本願は、２０１２年１２月２７日に出願された特願２０１２−２８６２２４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】
液晶表示装置を備える電子機器について軽量化が図られている。例えば、液晶表示装置は、携帯電話、モバイルＰＣなどのような情報機器に備えられる。情報機器の操作の一例として、例えば、液晶表示画面に対して指又はポインタなどによって直接入力を行う技術が適用される。【０００３】
液晶表示画面に対する直接入力方式は、センシング機能を備えるタッチパネルを液晶パネルの前面に設置し、タッチパネルによって入力を受け付けるオンセル方式を含む。さらに、液晶表示画面に対する直接入力方式は、液晶表示装置のアレイ基板又は対向基板に、センシング機能を持つセンサをマトリクス状に配置し、センサを液晶セルに内設するインセル方式を含む。【０００４】
オンセル方式に用いられる技術の一例として、特許文献１（特開平１０−１７１５９９号公報）は、抵抗膜方式、電磁誘導方式、静電容量方式、光学式のタッチパネルを開示している。【０００５】
しかしながら、液晶パネルの表面にタッチパネルを備えるオンセル方式では、タッチパネルの厚みと重みが液晶表示装置に加算され、厚み及び重量が増加する。さらに、タッチパネルの表面及びタッチパネルの内面の光反射により、液晶表示品質が低下する場合がある。【０００６】
これに対して、液晶セルにセンサを内設するインセル方式では、液晶表示装置の厚みが増加することなく、表示品質を低下させにくいため、好ましい。センシング機能を持つセンサの一例として光センサの開発が進められている。【０００７】
電子機器又は情報機器に用いられる液晶表示装置では、立体画像表示が利用される傾向がある。液晶表示装置による立体画像表示については、技術的な要求が増加している。例えば、立体表示されたボタンに対するクリック感が要求される。例えば、指入力での誤動作防止が要求される。【０００８】
液晶パネルが光センサを含む場合、温度又はバックライト光源の影響によって誤検出が発生することを防止するために、光センサの検出結果を補償することが必要な場合がある。【０００９】
センサの一例として、ポリシリコン又はアモルファスシリコンを含むチャネル層と備えるシリコンフォトダイオードが用いられる。シリコンフォトダイオードは、環境温度などの変化により暗電流を発生し、これにより、観測データに観測光ではないノイズが加わる場合がある。【００１０】
特許文献２（特開２００２−３３５４５４号公報）、特許文献３（特開２００７−１８４５８号公報）は、暗電流の補正を行うフォトダイオードを用いて演算補償を行うことを開示している。特許文献２，３は、撮像素子によって暗電流を補償する。【００１１】
特許文献４（特開２００９−１５１０３９号公報）は、第１の受光素子の信号と第２の受光素子の信号とに基づく演算により、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させる技術を開示している。しかしながら、この特許文献４は、可視光を精度よく色分離する技術を開示していない。特許文献４（請求項１）のディスプレイ装置は、第１の受光素子の上に、可視光域の光を吸収する光学フィルタを備える。さらに、特許文献４のディスプレイ装置は、入射光を吸収して遮断する遮光部を備える。【００１２】
しかしながら、この特許文献４は、青色光、緑色光、赤色光の色分離を考慮していない。加えて、特許文献４は、カラーフィルタ基板を製造するためのアライメント方法を開示していない。特許文献４（［００１３］段落）は、ノイズ成分がキャンセルされるタッチセンシングを開示している。【００１３】
特許文献５（特開２０１０−１８６９９７号公報）、特許文献６（特開２０１１−１１８８８８号公報）は、酸化物半導体で形成される光センサ（受光素子）を開示している。特許文献５は、主に有機物を発光層として用いるディスプレイに適用される光センサを開示している。特許文献６は、エリアセンサとしての光センサに加えて、位置検出用の光センサを具備する表示装置を開示している。特許文献７（特開２０１１−０６５１３３号公報）は、短波長用光センサ、赤用光センサ、赤外光用光センサを具備する液晶表示装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−１７１５９９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５４５４号公報
【特許文献３】特開２００７−１８４５８号公報
【特許文献４】特開２００９−１５１０３９号公報
【特許文献５】特開２０１０−１８６９９７号公報
【特許文献６】特開２０１１−１１８８８８号公報
【特許文献７】特開２０１１−０６５１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、光センサの検出データを高精度かつ安定させることができ、高い精度で色分離及びタッチセンシング可能な液晶表示装置、カラーフィルタ基板、及びカラーフィルタ基板製造方法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】
【００１６】
本発明の第一態様の液晶表示装置は、液晶駆動素子と、第１の光センサと、第２の光センサとを備えるアレイ基板と、液晶層と、前記液晶層を介して前記アレイ基板と向かい合い、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と、カラーフィルタと、基板平面と垂直な方向で前記カラーフィルタの一部と重なり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と、を備えるカラーフィルタ基板とを具備し、前記第１の光センサは、前記基板平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタを経由し前記有機顔料遮光層を経由しない光を検出し、前記第２の光センサは、前記基板平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタと前記有機顔料遮光層とを経由する光を検出する。
本発明の第一態様の液晶表示装置においては、前記有機顔料遮光層は、紫の有機顔料と黄の有機顔料とを含有する樹脂組成物であって、全有機顔料に対する前記紫の有機顔料の質量比率が５０〜７５％の範囲に属し、全有機顔料に対する前記黄の有機顔料の質量比率が２５〜５０％の範囲に属し、かつ、前記紫の有機顔料の質量比率と前記黄の有機顔料の質量比率との和が１００％以下であることが好ましい。
本発明の第一態様の液晶表示装置においては、前記第１の光センサの検出データから、前記第２の光センサの検出データを引き算する処理部をさらに具備することが好ましい。
本発明の第一態様の液晶表示装置においては、前記カーボン遮光層、前記カラーフィルタ、及び前記有機顔料遮光層は、前記カラーフィルタ基板を構成する透明基板上に設けられ、前記カーボン遮光層及び前記有機顔料遮光層のうち少なくとも一方によって、平面視でマトリクス状の複数の開口部が区分され、前記カラーフィルタに含まれる赤フィルタ、青フィルタ、緑フィルタは、前記複数の開口部に備えられることが好ましい。
本発明の第一態様の液晶表示装置においては、前記アレイ基板の前記液晶層と反対側の面に備えられるバックライトユニットをさらに具備し、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、タッチセンシング用の赤外光を発光する第２の固体発光素子と、前記第２の固体発光素子の発光タイミングと、前記第１の光センサの受光タイミングとを制御する処理部とを具備することが好ましい。
本発明の第一態様の液晶表示装置においては、前記赤外光の波長は、８００ｎｍから１０００ｎｍの波長領域に属することが好ましい。
【００１７】
本発明の第二態様のカラーフィルタ基板は、透明基板と、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と、前記透明基板上に区分された複数の開口部に、それぞれ赤フィルタ、青フィルタ、緑フィルタを備えるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの上に形成され、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との積層構成を少なくとも具備し、前記透明基板の平面と垂直な方向で、前記カラーフィルタが前記カーボン遮光層及び前記有機顔料遮光層と重ならない部分と、前記カラーフィルタが前記有機顔料遮光層と重なり前記カーボン遮光層とは重ならない部分とを備える。
本発明の第二態様のカラーフィルタ基板においては、前記有機顔料遮光層は、紫の有機顔料と黄の有機顔料とを含有する樹脂組成物であって、全有機顔料に対する前記紫の有機顔料の質量比率が５０〜７５％の範囲に属し、全有機顔料に対する前記黄の有機顔料の質量比率が２５〜５０％の範囲に属し、かつ、前記紫の有機顔料の質量比率と前記黄の有機顔料の質量比率との和が１００％以下であることが好ましい。
本発明の第二態様のカラーフィルタ基板においては、前記有機顔料遮光層の形成された前記カラーフィルタの上に形成された透明樹脂層をさらに備えることが好ましい。
本発明の第二態様のカラーフィルタ基板においては、前記透明樹脂層の上に形成された透明導電膜をさらに備えることが好ましい。
本発明の第二態様のカラーフィルタ基板においては、前記有機顔料遮光層は、青の有機顔料を含み、光波長６７０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で前記有機顔料遮光層を透過する光の透過率特性が立ち上がるように、前記有機顔料遮光層を構成する組成物の組成比が調整されていることが好ましい。
本発明の第二態様のカラーフィルタ基板においては、前記有機顔料遮光層は、緑の有機顔料を含み、光波長６７０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で前記有機顔料遮光層を透過する光の透過率特性が立ち上がるように、前記有機顔料遮光層を構成する組成物の組成比が調整されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の第三態様のカラーフィルタ基板の製造方法は、透明基板の上に、遮光性色材の主材としてカーボンを含む、カーボン遮光層及びアライメントマーク、を形成する工程と、赤フィルタ、青フィルタ、緑フィルタを含むカラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタの上に、遮光性色材の主材として有機顔料を含む遮光レジストを塗布する工程と、赤外光及び赤外光センサを用いて、前記アライメントマークの位置を認識する工程と、前記アライメントマークの位置に基づいて、前記透明基板とフォトマスクとの位置あわせを行う工程と、前記フォトマスクを用いて前記遮光レジストの塗膜を露光し、現像し、硬膜して、有機顔料遮光層を形成する工程とをこの順で行う。
本発明の第三態様のカラーフィルタ基板の製造方法においては、前記カラーフィルタの上に、透明樹脂層を形成する工程をさらに行い、前記有機顔料遮光層は、前記透明樹脂層の上に形成されることが好ましい。
本発明の第三態様のカラーフィルタ基板の製造方法においては、前記赤外光の光波長は、およそ８００ｎｍより長波長側であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の態様においては、光センサの検出データを高精度かつ安定させることができ、高い精度で色分離及びタッチセンシングを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第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カラーフィルタ基板側から見た構造の一例を示す部分平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す縦方向における部分断面図である。
【図４】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５】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である。
【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遮光特性の例を示すグラフである。
【図７】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である。
【図８】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である。
【図９】青フィルタの透過特性と、青フィルタと顔料遮光膜とを重ねた透過特性との一例を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る液晶パネルのカラーフィルタ基板側から見た構造の一例を示す部分平面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る液晶パネルの一例を示す横方向部分断面図である。
【図１２】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１３】第３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１４】第３の実施形態に係る立体画像表示のための液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。
【図１５】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光の出射状態の一例を示す部分断面図である。
【図１６】第３の実施形態に係る液晶パネルの複数の画素の一例を示す部分平面図である。
【図１７】第３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１８】ダイレクトコピーに用いられる液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態に係るカラーフィルタ基板製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第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構成の一例を示す部分断面図である。
【図２１】第５の実施形態に係る液晶パネルのカラーフィルタ基板側から見た構造の一例を示す部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
各実施形態においては、液晶表示装置の単一色の表示単位が１画素である場合を説明する。しかしながら、単一色の表示単位は、１サブピクセルであってもよいし、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、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタのうちのいずれかを含み、少なくとも２つの平行な辺を持つ多角形であるとする。
【００２４】
各実施形態において、液晶表示装置は、カーボン遮光層と有機顔料遮光層とを備える。カーボン遮光層と有機顔料遮光層とのうち少なくとも一方によって、上記赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタをそれぞれ区分するマトリクス状の開口部が形成されている。カーボン遮光層及び有機顔料遮光層のうちいずれか一方の平面パターンがストライプパターンであっても良いし、マトリクスパターンであっても良い。平面視、少なくとも２つの平行な辺を持つ多角形のいずれかの辺を、カーボン遮光層と有機顔料遮光層とで形成することができる。例えば、矩形開口部の２辺をストライプパターンのカーボン遮光層で区分し、矩形の４辺を有機顔料遮光層で形成し、矩形開口部の２辺のみがカーボン遮光層と有機顔料遮光層を重ねるような構成であっても良い。本発明において、平面視、マトリクス状の開口部とは、これら種々パターンの組み合わせを含む。
【００２５】
カーボン遮光層は、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。カーボン遮光層は、カラーフィルタ基板の有効表示領域（画像表示部分）では省略されてもよい。なお、カーボン遮光層は、主材でなければ、他の遮光性色材を含むとしてもよい。
【００２６】
各実施形態において、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、カーボン遮光層は、全顔料の質量のうちの５０％以上が、カーボンの質量である。
【００２７】
カーボン遮光層は、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。額縁は、有効表示領域の４辺を囲うように形成される。額縁上の液晶は十分な配向制御がなされておらず、額縁からの光漏れを生じやすい。このため、額縁を形成する遮光層には、例えば、光学濃度で４、あるいは５以上の高い遮光性が要求されている。有機顔料遮光層は、光学濃度３以上を実用的な膜厚で提供することが難しいが、カーボン遮光層は光学濃度４以上を１μｍ〜２μｍといった実用的な膜厚で提供できる。額縁は、カーボン遮光層の単層で、あるいは、カーボン遮光層と有機顔料遮光層との積層構成で形成することができる。また、カーボン遮光層によって額縁が構成され、かつ、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタをそれぞれ区分するマトリクス状の開口部が有機顔料遮光層のみによって構成されてもよい。
【００２８】
有機顔料遮光層は、遮光性色材の主材として、有機顔料を含む。有機顔料遮光層は、平面視で、例えば画素の少なくとも１つの辺において、赤フィルタ、緑フィルタ、又は、青フィルタとの重なり、かつ、カーボン遮光層と重ならない重畳部を具備する。
【００２９】
なお、有機顔料遮光層１４は、全有機顔料に対する質量比率において、紫の有機顔料を５０〜７５％、黄の有機顔料を２５〜５０％、赤の有機顔料を０〜３０％の範囲で自由に調整することができる。
【００３０】
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  Ｐｉｎｗｈｅｅｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）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。
【００３１】
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次元又は三次元的に斜め方向でもよく、垂直方向でもよい。
【００３２】
（第１の実施形態）
本実施形態においては、ＩＰＳ方式を例として説明する。しかしながら、ＩＰＳ方式ではない他の液晶駆動方式が用いられてもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
この図１は、液晶パネル２の画素の横方向から見た断面図である。液晶パネル２において、配向膜、偏光板、位相差板などは省略されている。
【００３５】
液晶表示装置１は、ＩＰＳ方式である。
【００３６】
液晶パネル２は、アレイ基板３と、カラーフィルタ基板４と、液晶層５とを具備する。
【００３７】
アレイ基板３とカラーフィルタ基板４とは、向かい合っている。アレイ基板３とカラーフィルタ基板４との間には、液晶層５が挟まれている。液晶層５は、負の誘電率異方性を持つ液晶分子を含む。液晶駆動電圧の印加されていない状態で、液晶分子は、アレイ基板３及びカラーフィルタ基板４のそれぞれ基板面に対して平行に配向する。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。
【００３８】
アレイ基板３は、透明基板６と、絶縁層７ａ〜７ｃと、共通電極８と、画素電極９とを備える。
【００３９】
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８が形成される。共通電極８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９が形成される。
【００４０】
絶縁層７ａ〜７ｃとしては、例えば、ＳｉＮが用いられる。
【００４１】
画素電極９は、例えば櫛歯状パターンを有してもよく、帯状、線状のパターンでもよい。
【００４２】
共通電極８は、絶縁層７ｃを介して、画素電極９と、透明基板６の平面と垂直な方向で向かい合う。
【００４３】
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、透明導電膜（ＩＴＯ）が用いられる。
【００４４】
画素電極９と共通電極８とは、絶縁層７ｃを介して形成される。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基づいて、液晶層５の液晶分子は駆動する。液晶駆動電圧印加時には、液晶分子の長軸は水平方向から垂直方向に立ち上がる。
【００４５】
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に含まれる画素電極９は、液晶層５側に位置する。
【００４６】
カラーフィルタ基板４は、透明基板１０と、カーボン遮光層１１とカラーフィルタＣＦとを含むカラーフィルタ層１２と、透明樹脂中間層１３と、有機顔料遮光層１４と、透明樹脂層１５とを備える。
【００４７】
透明基板１０の第１の表面の上には、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１１が形成される。カーボン遮光層１１の形成された透明基板１０の第１の表面には、カラーフィルタＣＦが形成される。カラーフィルタ層１２の上には、透明樹脂中間層１３が形成される。透明樹脂中間層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の形成された透明樹脂中間層１３の上には、透明樹脂層１５が形成される。
【００４８】
カラーフィルタ基板４に含まれる透明基板１０の第２の表面は、液晶表示装置１の表面側に位置する。カラーフィルタ基板４に含まれる透明樹脂層１５は、液晶層５側に位置する。
【００４９】
カラーフィルタ層１２の形成では、カーボン遮光層１１の上に、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦのパターンが、多角形画素形状で形成される。
【００５０】
上述されるように、カーボン遮光層１１の形成は省略されてもよく、液晶パネル２の額縁領域のみに形成されてもよい。図１では、カーボン遮光層１１と有機顔料遮光層１４とが重なるように配置された構造が示されているが、層１１，１４を必ずしも重ならせる必要はない。
【００５１】
赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦにより形成されるパターンを覆うように、透明樹脂中間層１３が形成される。カラーフィルタ基板４が立体表示を行わない用途で液晶表示装置１に備えられる場合などのように、透明樹脂中間層１３の厚みを必要としない場合には、透明樹脂中間層１３は省略されてもよい。
【００５２】
立体表示が行われる液晶表示装置の場合、カーボン遮光層１１と有機顔料遮光層１４との間に、斜め出射光を得るために必要な厚み（距離）があることが好ましい。
【００５３】
本実施形態では、透明樹脂中間層１３の上にさらに有機顔料遮光層１４が形成される。有機顔料遮光層１４の上には、透明樹脂層１５が形成される。この透明樹脂層１５は、カラーフィルタ基板４を平坦化し、さらに、カラーフィルタ基板４の保護カバーとしての役割を果たす。
【００５４】
本実施形態のように、ＩＰＳ方式の液晶表示装置１のカラーフィルタ基板４は、透明電極を備えなくてもよい。しかしながら、カラーフィルタ基板４がＶＡ（垂直配向）方式かつ縦電界方式の液晶表示装置１に備えられる場合、透明樹脂層１５の上に、ＩＴＯなどのような透明導電膜又は透明導電膜パターンが形成されてもよい。
【００５５】
カーボン遮光層１１は、例えば、平面視で、縦方向の長手方向に延在し、透明基板１０の第１の平面を横方向に区切る線状パターンを有してもよい。しかしながら、カーボン遮光層１１の形状は、これに限定されない。例えば、カーボン遮光層１１は、平面視で、マトリクス状に配置された複数の開口部を形成してもよく、２以上の平行な辺を含む矩形状としてもよい。
【００５６】
赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦを含むカラーフィルタＣＦは、カーボン遮光層１１の形成された透明基板１０の第１の平面を覆う。換言すれば、平面視で、透明基板１０の平面と垂直の方向で、カーボン遮光層１１と、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦの端部とは、重なる。
【００５７】
有機顔料遮光層１４は、平面視で透明樹脂中間層１３の表面をマトリクス状に区切り、マトリクス状に配置された複数の開口部を形成する。開口部は、平面視で、画素形状、例えば、２以上の平行な辺を含む矩形状を有する。それぞれの開口部に、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦのうちのいずれかが割り当てられる。しかしながら、有機顔料遮光層１４の形状は、これに限定されない。例えば、有機顔料遮光層１４の形状は、カーボン遮光層１１と同様に、線状パターンとしてもよい。
【００５８】
本実施形態では、カーボン遮光層１１と有機顔料遮光層１４とは、平面視で、一部重なる。
【００５９】
本実施形態においては、カーボン遮光層１１と有機顔料遮光層１４との間に、任意の厚み（距離）を設けることができる。この場合、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その伝播距離の影響が及び、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。
【００６０】
本実施形態において、液晶パネル２は、複数の画素がマトリクス状に配置されている有効表示領域と、この有効表示領域の外周部分であり有効表示領域外の額縁領域とを含む。
【００６１】
本実施形態において、例えば、額縁領域は、カーボン遮光層１１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。
【００６２】
図２は、本実施形態に係る液晶パネル２のカラーフィルタ基板４側から見た構造の一例を示す部分平面図である。この図２は、緑画素ＧＦを表す。図２は、カラーフィルタ基板４を観察者側から見た平面図である。上記図１は、図２のＡ−Ａ’断面に相当する。
【００６３】
図３は、本実施形態に係る液晶パネル２の一例を示す縦方向における部分断面図である。この図３は、図２のＢ−Ｂ’断面に相当する。図３は、緑画素の縦方向から見た断面図である。
【００６４】
先に説明したように、カーボン遮光層１１は線状パターンであり、有機顔料遮光層１４は矩形パターンである。カーボン遮光層１１は、有機顔料遮光層１４の側辺で重なる。
【００６５】
緑画素の緑フィルタＧＦの下には、光センサ１６ａ（第１の光センサ）が備えられている。
【００６６】
有機顔料遮光層１４の下には、光センサ１６ｂ（第２の光センサ）が備えられている。
【００６７】
光センサ１６ａ，１６ｂは、例えば受光素子である。
【００６８】
緑画素の隅におけるカーボン遮光層１１の下には、画素電極９と電気的に接続される液晶駆動素子１７が備えられる。液晶駆動素子１７としては、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。
【００６９】
図４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４は、液晶表示装置１の横方向から見た断面図である。
【００７０】
液晶表示装置１は、液晶パネル２と、偏光板１８ａ，１８ｂと、たとえば半円柱状レンズ１９ａ及び三角柱状プリズム１９ｂを含む光制御素子１９と、バックライトユニット２０とを具備する。
【００７１】
液晶パネル２の表面（透明基板１０の第２の表面側）には、偏光板１８ａが備えられる。
【００７２】
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１８ｂが備えられる。
【００７３】
バックライトユニット２０は、液晶パネル２の裏面に、偏光板１８ｂを介して、備えられる。
【００７４】
バックライトユニット２０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４では省略されている。
【００７５】
バックライトユニット２０は、可視光を発光する複数の固体発光素子２１ａ，２１ｂと、赤外線又は紫外線を発光する複数の固体発光素子２２ａ，２２ｂとを含む。
【００７６】
固体発光素子２１ａ，２１ｂ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２１ａ，２１ｂは、例えば、ＧａＮ系青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光物質とを組み合わせた疑似白色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が疑似白色ＬＥＤとともに用いられてもよい。固体発光素子２１ａ，２１ｂ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。
【００７７】
非可視光である赤外線は、指など液晶表示画面に対して操作を行うポインタ２３の照明光として用いられる。近赤外光によるタッチセンシングのための受光素子として光センサ１６ｂを用いる場合、ポインタ２３からの反射光（例えば、赤外線）を光センサ１６ｂで受光することにより、タッチセンシングが実現され、ポインタ２３の位置及び動きを検出可能である。光センサ１６ｂ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。光センサ１６ｂの代替としては、ＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤセンサなどを備えるカメラを用いることができる。
【００７８】
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２０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８００ｎｍ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８００ｎｍより長波長の近赤外発光を用いることが好ましい。
【００７９】
固体発光素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの発光角度θを調整することにより、出射光の出射先を観察者の目の位置及びポインタ２３の位置に合わせることができる。
【００８０】
図５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。
【００８１】
液晶表示装置１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、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。
【００８２】
赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦの透過率は、光波長７００ｎｍより長波長で大きく相違している。
【００８３】
したがって、光センサ１６ａを備える液晶表示装置１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。
【００８４】
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。
【００８５】
図６は、本実施形態に係るカーボン遮光層１１の遮光特性ＢＬＫ１及び有機顔料遮光層１４の遮光特性ＢＬＫ２の例を示すグラフである。
【００８６】
カーボン遮光層１１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１１は、有機顔料遮光層１４よりも広い波長域で、光を透過抑制可能である。
【００８７】
有機顔料遮光層１４の透過率は、光波長およそ７００ｎｍ近傍で立ち上がり、光波長７００ｎｍ近傍より長波長域で高くなる。換言すれば、有機顔料遮光層１４の透過率は、６７０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で透過率が高くなる傾向をもち、たとえば、この波長域に透過率が５０％になる波長を持つ。透過率が５０％となる波長より長波長側で、透過率がさらに高くなる透過特性を持つ。本発明の記載において、有機顔料遮光層１４の透過率が５０％となる波長を半値波長と定義する。
【００８８】
図７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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
図８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。
【００９２】
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してもよい。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
図９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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
この減算処理は、例えば、上記図３で示す処理部２４によって行われる。光センサ１６ａ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１６ｂ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。
【００９９】
光センサ１６ａ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２４は、光センサ１６ａの検出データから、光センサ１６ｂ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。
【０１００】
なお、上記図３の緑フィルタ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。
【０１０１】
広域での光の分離に用いられる光センサ１６ａ，１６ｂ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は、ｐｉｎ又はｐｎ構造とすることができる。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型の半導体面に光が入射することが好ましい。しかしながら、光の入射方向は、必要に応じてｎ型の半導体面に光が入射してもよい。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。
【０１０２】
これらシリコン半導体で構成される光センサ１６ａ，１６ｂは、透明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１６ａ，１６ｂ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、イットリウムのうちの２種以上の金属酸化物を含む透明チャネル層を備える場合、この薄膜トランジスタは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は、高速かつ低消費電力でスイッチング可能である。金属酸化物を含む透明チャネル層を備える薄膜トランジスタによって光センサ１６ａ，１６ｂをスイッチングする場合、光センサ１６ａ，１６ｂ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。なお、ここでの光センサ１６ａ，１６ｂのスイッチングとは、薄膜トランジスタによる光センサ１６ａ，１６ｂの選択、又は、薄膜トランジスタによる光センサ１６ａ，１６ｂのリセットを意味する。本実施形態において、光センサ１６ａ，１６ｂ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。
【０１０３】
以上説明した本実施形態においては、液晶パネル２にタッチセンシング機能を備えることにより、薄型化、軽量化を実現することができる。
【０１０４】
本実施形態においては、カラーフィルタＣＦ経由で検出されたデータから、カラーフィルタＣＦ及び有機顔料遮光層１４経由で検出されたデータを引き算することにより、検出結果を高精度で安定させることができ、高精度で色分離することができ、高精度のタッチセンシングを実現することができる。
【０１０５】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、上記第１の実施形態の変形例について説明する。
【０１０６】
図１０は、本実施形態に係る液晶パネル２５のカラーフィルタ基板２６側から見た構造の一例を示す部分平面図である。この図１０は、緑画素を表す。
【０１０７】
図１１は、本実施形態に係る液晶パネル２５の一例を示す横方向部分断面図である。この図１１は、図２のＣ−Ｃ’断面に相当する。図３は、緑画素の横方向から見た断面図である。
【０１０８】
カーボン遮光層１１は線状パターンであり、有機顔料遮光層１４は、ほぼ矩形状のマトリクスパターンである。カーボン遮光層１１は、有機顔料遮光層１４の上辺及び下辺で重なる。
【０１０９】
緑フィルタＧＦの下には、光センサ１６ａが備えられている。
【０１１０】
緑フィルタＧＦと有機顔料遮光層１４の下には、光センサ１６ｂが備えられている。
【０１１１】
緑画素の隅部に形成されているカーボン遮光層１１の下には、画素電極９と電気的に接続される液晶駆動素子１７が備えられる。液晶駆動素子１７としては、例えば、薄膜トランジスタが用いられる。
【０１１２】
基板平面と垂直な方向（光入射方向）において、緑フィルタＧＦと光センサ１６ａとは、重なる。
【０１１３】
基板平面と垂直な方向において、緑フィルタＧＦと、有機顔料遮光層１４と、光センサ１６ｂとは、重なる。
【０１１４】
光センサ１６ａは、緑の感光成分と近赤外域の感光成分を検出する。光センサ１６ｂは、近赤外域の感光成分を検出する。処理部２４は、光センサ１６ａの検出データから、光センサ１６ｂの検出データを引き算し、緑成分のみのデータを生成する。
【０１１５】
なお、図１１の緑フィルタＧＦを、赤フィルタＲＦ又は青フィルタＢＦに取り替えることで、赤成分のみのデータ又は青成分のみのデータを生成することができる。
【０１１６】
（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の実施形態の変形例について説明する。
【０１１７】
図１２は、本実施形態に係る液晶表示装置２７に備えられる液晶パネル２８の構成の一例を示す部分断面図である。本実施形態に係る液晶パネル２８において、偏光板、位相差板などは省略されている。
【０１１８】
液晶パネル２８は、アレイ基板２９と、カラーフィルタ基板３０と、液晶層３１とを具備する。
【０１１９】
アレイ基板２９とカラーフィルタ基板３０とは、向かい合っている。アレイ基板２９とカラーフィルタ基板３０との間には、液晶層３１が挟まれている。本実施形態において、液晶層３１は、負の誘電率異方性の液晶分子Ｌ１〜Ｌ８を含む。液晶分子Ｌ１〜Ｌ８は、初期垂直配向である。液晶分子Ｌ１〜Ｌ８は、斜め電界に基づいて駆動される。
【０１２０】
カラーフィルタ基板３０は、透明基板１０と、カーボン遮光層１１とカラーフィルタＣＦとを含むカラーフィルタ層１２と、透明樹脂中間層１３と、有機顔料遮光層１４と、透明樹脂層１５と、対向電極３２ａ，３２ｂと、配向膜３３とを具備する。本実施形態において、透明樹脂中間層１３は、省略してもよい。
【０１２１】
カラーフィルタ基板３０の透明樹脂層１５の上には、対向電極３２ａ，３２ｂが形成される。
【０１２２】
対向電極３２ａ，３２ｂの形成された透明樹脂層１５の上には、配向膜３３が形成される。
【０１２３】
カラーフィルタ基板３０に含まれる配向膜３３は、液晶層３１側に位置する。
【０１２４】
アレイ基板２９は、透明基板６と、絶縁層７ａ〜７ｃと、画素電極９ａ，９ｂと、共通電極８ａ，８ｂと、配向膜３４とを備える。
【０１２５】
アレイ基板２９の絶縁層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、配向膜３４が形成される。
【０１２６】
配向膜３４は、液晶分子Ｌ１〜Ｌ８に、基板平面に対して９０°の垂直配向を提供してもよい。配向膜３４は、液晶分子Ｌ１〜Ｌ８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してもよい。プレチルト角は、例えば、基板平面と垂直な方向からの液晶分子Ｌ１〜Ｌ８の傾きとしてもよい。
【０１２７】
プレチルト角を設定する工程としては、例えば、カラーフィルタ基板３０とアレイ基板２９のそれぞれに感光性の配向膜３３，３４を形成し、カラーフィルタ基板３０とアレイ基板２９とを液晶層３１を挟んで貼り合わせ、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３２ａ，３２ｂ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。
【０１２８】
画素電極９ａ，９ｂ、共通電極８ａ，８ｂ、対向電極３２ａ，３２ｂは、例えば櫛歯状パターン、帯状パターン、又は、線状のパターンでもよい。
【０１２９】
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。
【０１３０】
対向電極３２ａ，３２ｂ、画素電極９ａ，９ｂ、共通電極８ａ，８ｂ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、透明導電膜が用いられる。
【０１３１】
対向電極３２ａ，３２ｂ及び共通電極８ａ，８ｂは、例えば、コモン電位（グラウンド）としてもよい。
【０１３２】
図１３は、本実施形態に係る液晶パネル２８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。
【０１３３】
図１３の断面図において、対向電極３２ａ，３２ｂ、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。
【０１３４】
対向電極３２ａ，３２ｂは、画素電極９ａ，９ｂより、画素中央線ＣＡの方向へ、線対称で、ずれている。このように、水平方向において、対向電極３２ａ，３２ｂと画素電極９ａ，９ｂとの位置がずれることにより、対向電極３２ａ，３２ｂ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〜Ｌ８は、画素中央線ＣＡから画素の端部（カーボン遮光層１１及び有機顔料遮光層１４の形成位置）の方向へ、線対称（画素の右側と左側とで逆の方向）で、倒れる。
【０１３５】
プレチルト角を設定することにより、液晶分子Ｌ１〜Ｌ８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が設定されていなくても、斜め電界により、液晶分子Ｌ１〜Ｌ８は、画素中央線ＣＡから画素の端部の方向へ、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。
【０１３６】
なお、カラーフィルタ基板３０の対向電極３２ａ，３２ｂは、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。
【０１３７】
アレイ基板２９は、画素ごとに、画素電極９ａ，９ｂを備えてもよい。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から画素の端部の方向へ、線対称で、はみ出る部分を持つ。
【０１３８】
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のはみ出し部分近傍の液晶分子Ｌ１，Ｌ８は、高速に倒れる。
【０１３９】
図１４は、立体画像表示のための液晶表示装置２７の構成の一例を示す断面図である。
【０１４０】
さらに、図１５は、液晶表示装置２７に備えられる液晶パネル２８の光の出射状態の一例を示す部分断面図である。
【０１４１】
図１４及び図１５は、液晶パネル２８の横方向から見た断面図である。
【０１４２】
液晶パネル２８の裏面側には、光制御素子１９及びバックライトユニット２０が設置される。本実施形態において、例えば、中間透明樹脂層１３と透明樹脂層１５とのそれぞれの膜厚は、０．５μｍ〜４μｍの範囲で調整可能である。中間透明樹脂層１３と透明樹脂層１５の少なくとも一方は、省略されてもよい。
【０１４３】
例えば、処理部２４は、一方の画素電極９ａ（第一画素電極）に対応する一方の液晶駆動素子１７ａ（第一液晶駆動素子）による電圧印加タイミングと、他方の画素電極９ｂ（第二画素電極）に対応する他方の液晶駆動素子１７ｂ（第二液晶駆動素子）による電圧印加タイミングと、液晶パネル２８の裏面側に備えられたバックライトユニット２０の固体発光素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの発光タイミングとを制御し、観察者の右目用の画像信号と左目用の画像信号とを用いることにより、立体画像表示を行うことができる。一方の画素電極９ａに対する電圧印加タイミングと、他方の画素電極９ｂに対する電圧印加タイミングとを切り替え制御可能とするために、一方の画素電極９ａと他方の画素電極９ｂとは、それぞれ異なる液晶駆動素子１７ａ，１７ｂに電気的に接続される。観察者は、液晶パネル２８の平面に対して角度αを持つ光を観察する。
【０１４４】
固体発光素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの発光角度θを調整することにより、出射光の出射角度αを観察者の目の位置及びポインタ２３の位置に合わせることができる。
【０１４５】
図１６は、液晶パネル２８の複数の画素の一例を示す部分平面図である。この図１６のＤ−Ｄ’断面が上記図１５に対応する。
【０１４６】
ある緑画素について、光センサ１６ａは、平面視で、緑フィルタＧＦの下に備えられる。光センサ１６ｂは、平面視で、例えば複数の有機顔料を含む有機顔料遮光層１４と緑フィルタＧＦとの重なる位置に備えられる。赤画素及び青画素についても同様である。
【０１４７】
処理部２４は、緑画素の光センサ１６ａの検出データからこの緑画素の光センサ１６ａに隣接する緑画素の光センサ１６ｂの検出データを引き算する。また、処理部２４は、赤画素の光センサ１６ａの検出データからこの赤画素の第１の光センサ１６ａに隣接する赤画素の第２の光センサ１６ｂの検出データを引き算する。また、処理部２４は、青画素の光センサ１６ａの検出データからこの青画素の光センサ１６ａに隣接する青画素の光センサ１６ｂの検出データを引き算する。これによって、処理部２４は、緑、赤、青の色分離を高精度に行う。
【０１４８】
光センサ１６ａ，１６ｂは、液晶駆動のための液晶駆動素子１７ａ，１７ｂとともに、アレイ基板２９に備えられる。
【０１４９】
カーボン遮光層１１は、画素長手方向に伸びる線状パターンを持つ。カーボン遮光層１１の線状パターンの線幅はＷ１とする。
【０１５０】
有機顔料遮光層１４は、画素長手方向に伸びる線状パターンを持つ。有機顔料遮光層１４の線状パターンの線幅はＷ２とする。
【０１５１】
カーボン遮光層１１の線状パターンの中心と有機顔料遮光層１４の線状パターンの中心とが一致するように、カーボン遮光層１１及び有機顔料遮光層１４は、平行に重なり、多角形画素の２辺に相当する。Ｗ１とＷ２の差は、画素サイズに応じて０．５μｍから１０μｍの間で調整可能である。液晶表示装置２７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、０．５μｍから２μｍの間の小さい範囲としてもよい。
【０１５２】
この図１６において、カーボン遮光層１１は、長方形状の多角形画素パターンを持つ。カーボン遮光層１１の線幅Ｗ１は、有機顔料遮光層１４の線幅Ｗ２よりも狭い。平面視で、カーボン遮光層１１の画素長手方向の軸と、有機顔料遮光層１４の画素長手方向の軸とは、重なる。換言すれば、カーボン遮光層１１と有機顔料遮光層１４とは、長方形画素の長辺に平行な部分を持つ。
【０１５３】
Ｗ１とＷ２の差は、図１４及び図１５に示すように、液晶パネル２８から出射される可視光に角度αを与え、立体表示効果を補う。液晶パネル２８から出射されるの出射光の角度αは、固体発光素子２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂから発光される光の出射角度や三角柱状プリズムの頂角の角度などで、種々調整できる。ゆえ、Ｗ１とＷ２の線幅の関係は、どちらの線幅が大きくても小さくても良い。
【０１５４】
上記図６に示されるように、有機顔料遮光層１４の一例である透過率特性ＢＬＫ１は、可視域の波長で低く、光波長７００ｎｍより長波長側で低いが、光波長８００ｎｍより長波長側で高くなる。
【０１５５】
有機顔料遮光層１４のもうひとつの例として、透過率特性ＢＬＫ２は、およそ光波長６７０ｎｍ以下の短波長側で低く、およそ光波長６７０ｎｍより長波長側で増加し、およそ光波長７００ｎｍより長波長側で高くなる。
【０１５６】
図示していないカーボン遮光層１１は、遮光性の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得ることができる。カーボン遮光層１１は、可視域及び赤外域にて高い遮光性を持っている。
【０１５７】
およそ光波長６７０ｎｍより長波長で高い透過率特性を持つ有機顔料遮光層１４は、例えば、複数の有機顔料を樹脂塗膜に分散して得られる。なお、本発明において、半値波長とは、光波長８００ｎｍを含み、光波長６７０ｎｍよりも長波長側で透過率が高くなる透過率特性の有機顔料遮光層１４の、約５０％透過率での光波長を意味する。たとえば、透過率特性ＢＬＫ１では、図６に示すように、半値波長は約８００ｎｍとなる。
【０１５８】
カーボン遮光層１１と有機顔料遮光層１４とは、それぞれ、反射色調整又は遮光性を高めるために微量の有機顔料又はカーボンをさらに含有させてもよい。
【０１５９】
有機顔料遮光層１４の透過率特性ＢＬＫ２について、およそ光波長６７０ｎｍより長波長側で透過率を高くすることにより、下地用パターンとして用いられるカーボン遮光層１１及びアライメントマークを認識可能になる。カーボン遮光層１１及びアライメントマークを含む下地用パターンは、赤外光は、ほぼ不透過であるので、赤外光を用いて識別可能である。
【０１６０】
バックライトユニット２０は、液晶パネル２８の裏面（アレイ基板２９の液晶層３１側と逆の面側）に、偏光板１８ｂを介して備えられる。本実施形態において、バックライトユニット２０は、基本的な構成要素として、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などのような固体発光素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂと、半円柱状レンズ１９ａのアレイ及び三角柱状プリズム１９ｂのアレイを含む光制御素子１９と、反射板３５を備える。
【０１６１】
図１７は、本実施形態に係る光制御素子１９の構成の一例を示す平面図である。図１７の一部分は、光制御素子１９の断面を示している。
【０１６２】
複数の半円柱状レンズ１９ａの長手方向の軸は、平行である。複数の半円柱状レンズ１９ａ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。
【０１６３】
複数の三角柱状プリズム１９ｂの長手方向の軸は、平行である。複数の三角柱状プリズム１９ｂの軸は、平面視で、複数の半円柱状レンズ１９ａ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１８ａ，１８ｂ又は液晶配向の光学軸と干渉しない角度とする。
【０１６４】
半円柱状レンズ１９ａのアレイと、三角柱状プリズム１９ｂのアレイとは、背中合わせで一体形成されてもよい。
【０１６５】
三角柱状プリズム１９ｂのピッチは半円柱状レンズ１９ａのピッチと１：１の関係でもよく、三角柱状プリズム１９ｂのピッチは半円柱状レンズ１９ａのピッチよりも細かくてもよい。
【０１６６】
以上のような本実施形態に係る液晶パネル２８においては、共通電極８ａ，８ｂが画素電極９ａ，９ｂよりも画素の端側へはみ出ている。例えば、共通電極８ａ，８ｂは、コモン電位としてもよい。画素ごとに備えられる２つの画素電極９ａ，９ｂは、それぞれ異なる液晶駆動素子１７ａ，１７ｂに電気的に接続される。異なる液晶駆動素子１７ａ，１７ｂ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。
【０１６７】
以上のような本実施形態に係る構成及び制御により、立体画像表示に適切な高速動作を行うことができる。バックライトユニット２０に備えられるＬＥＤなどの固体発光素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの発光タイミングと同期して、液晶駆動素子１７ａ，１７ｂにより液晶分子Ｌ１〜Ｌ８を駆動することにより、立体画像の表示効果を増長することができる。
【０１６８】
上記各実施形態に係る液晶表示装置は、ダイレクトコピーに用いられてもよい。
【０１６９】
図１８は、ダイレクトコピーに用いられる液晶表示装置３６の一例を示す断面図である。
【０１７０】
ダイレクトコピーでは、印刷物３７又は写真などと、カラーフィルタ基板３８とが向き合う。図１８では、カラーフィルタ基板３８が下側であり、バックライトユニット３９が上側に配置されている。液晶表示装置３６は、白表示を行い、印刷物３７に向けて光を照射し、直接的にコピーを行う。
【０１７１】
（第４の実施形態）
本実施形態においては、上記各実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を説明する。
【０１７２】
図１９は、本実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【０１７３】
ステップＳ１において、透明基板１０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１１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、硬膜装置などを用いることができる。代表的な乾燥機及び硬膜装置として、例えば、クリーンオーブンおよびホットプレートが用いられる。なお、カーボンを主材とする遮光性色材は、第６の実施形態にカーボン遮光層の感光性着色組成物である黒色レジスト１として後述する。
【０１７４】
ステップＳ２において、カラーフィルタ材を塗布し、露光し、現像し、これにより、カラーフィルタＣＦを形成する。ステップＳ２では、製造装置として、塗布装置、乾燥機、露光装置、現像装置、硬膜装置などを用いることができる。ステップ２の工程は、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、緑フィルタＧＦのそれぞれ単色入色工程を含む。カラーフィルタ材は、第６の実施形態でそれぞれ赤色レジスト、青色レジスト、緑色レジスト感光性着色組成物として詳述する。
【０１７５】
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。当遮光性色材は、第６の実施形態で有機顔料遮光層の感光性着色組成物として詳述する。
【０１７６】
ステップＳ４において、露光装置内にて赤外光を照射して、カーボン遮光層１１とともに予め形成されたアライメントマークの位置を認識する。アライメントマークは、遮光レジストの塗膜を介して赤外光センサ（赤外線カメラ）で認識される。なお、露光装置は、有機顔料遮光層パターンと有機顔料遮光層アライメントマークのパターンが形成されたフォトマスクを予め備える。
【０１７７】
ステップＳ５において、露光装置のアライメント機能を用いて、フォトマスクのアライメントマークと、カーボン遮光層１１とともに形成されたアライメントマークとに対する位置あわせを行う。
【０１７８】
ステップＳ６において、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露光し、現像し、硬膜化し、有機顔料遮光層１４としてパターン形成する。
【０１７９】
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、カラーフィルタＣＦの形成後に位置あわせが可能になる。
【０１８０】
以下に、上記図１６のカラーフィルタ基板の製造方法について、詳細に説明する。
【０１８１】
まず、ガラス基板などの透明基板１０の全面に、カーボン遮光層１１を形成するための黒色レジスト１を、乾燥後の塗膜が膜厚１．５μｍとなるように、塗布する。
【０１８２】
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。露光装置の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、カーボン遮光層１１による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１１を形成する。
【０１８３】
カーボン遮光層１１のパターンは、例えば、図１６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。なお、図１６において、カーボン遮光層１１のパターンの辺の一部は、光センサ１６ｂと重なる位置で、欠けた形状を有する。
【０１８４】
次に、赤色レジストを、膜厚が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。
【０１８５】
次に、緑色レジストを、膜厚が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。
【０１８６】
次に、青色レジストを、膜厚が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。
【０１８７】
上記の赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦの現像や硬膜の工程は、カーボン遮光層１１と同様である。
【０１８８】
赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦのパターン形成後、透明樹脂中間層１３を膜厚２μｍで塗布形成する。
【０１８９】
次に、塗布装置を用いて、透明樹脂中間層１３の硬膜後、有機顔料を遮光性主材として含む黒色レジスト２を、乾燥後の塗膜の膜厚が１．５μｍとなるように、基板の全面に塗布する。
【０１９０】
例えば、ホットプレートを用いて基板を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。
【０１９１】
このとき、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光センサ（赤外線カメラ）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認識する。図６に示されるように、カーボン遮光膜１１及びアライメントマークは、赤外光を透過せず、有機顔料を遮光性色材の主材とする黒色レジスト２は赤外光を透過する。赤外光を用いることにより、アライメントマークを認識でき、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認識に用いられる赤外光の波長は、光波長７００ｎｍ、あるいは、光波長８００ｎｍより長波長の赤外光が好ましい。赤外光センサとしてＣＣＤ又はＣＭＯＳが用いられる場合、赤外光センサに備えられる半導体の感度領域に応じた赤外光が適用される。
【０１９２】
位置あわせの後、露光装置の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、現像装置などを用いて基板を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。
【０１９３】
さらに、有機顔料遮光層１４の上に、透明樹脂層１５を塗布、硬膜する。この結果、カラーフィルタ基板４，２６が生成される。
【０１９４】
本実施の形態において、カラーフィルタ基板４，２６は、さらにＩＴＯなどのような透明導電膜の対向電極３２ａ，３２ｂを備えてもよい。しかしながら、ＩＰＳなどのような液晶駆動方式の液晶表示装置においては、透明導電膜３２ａ，３２ｂを省略することができる。
【０１９５】
（第５の実施形態）
本実施形態においては、上記各実施形態の変形例について説明する。この実施形態においては、上記第１の実施形態に係る変形例について説明するが、他の実施形態においても同様に適用可能である。
【０１９６】
図２０は、本実施形態に係る液晶表示装置４０に備えられる液晶パネル４１の構成の一例を示す部分断面図である。
【０１９７】
液晶パネル４１は、アレイ基板３と、カラーフィルタ基板４２と、液晶層５とを具備する。アレイ基板３とカラーフィルタ基板４２とは、向かい合っている。アレイ基板３とカラーフィルタ基板４２との間には、液晶層５が挟まれている。
【０１９８】
カラーフィルタ基板４２は、透明基板１０と、有機顔料遮光層１４とカラーフィルタＣＦａとを含むカラーフィルタ層４３と、透明樹脂１５とを備える。
【０１９９】
カラーフィルタ層ＣＦａの形成では、有機顔料遮光層１４の上に、赤フィルタＲＦ、緑フィルタＧＦ、青フィルタＢＦのパターンが、多角形画素形状で形成される。
【０２００】
図２１は、本実施形態に係る液晶パネル４１のカラーフィルタ基板４２側から見た構造の一例を示す部分平面図である。この図２１のＥ−Ｅ’断面は、上記図３と同様である。
【０２０１】
本実施形態に係るカラーフィルタ基板４２の製造方法においては、第１の工程から第３の工程をこの順で行う。
【０２０２】
第１の工程は、透明基板１０の上に、遮光性色材の主材として有機顔料を含み、平面視でマトリクス状の複数の開口部を持つ有機顔料遮光層１４を形成する。
【０２０３】
第２の工程は、複数の開口部に、赤フィルタＲＦ、青フィルタＢＦ、緑フィルタＧＦを割り当てたカラーフィルタＣＦａを形成する。
【０２０４】
第３の工程は、カラーフィルタＣＦａの上に、透明樹脂層１５を形成する。
【０２０５】
有機顔料遮光層１４は、紫の有機顔料と黄の有機顔料とを含有する樹脂組成物であって、全有機顔料に対する前記紫の有機顔料の質量比率が５０〜７５％の範囲に属し、全有機顔料に対する前記黄の有機顔料の質量比率が２５〜５０％の範囲に属し、かつ、前記紫の有機顔料の質量比率と前記黄の有機顔料の質量比率との和が１００％以下である樹脂組成物で構成されている。有機顔料遮光層１４は、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光学的に重なる部位を含む。なお、図示していないカーボン遮光層は、表示画面の四辺を囲う額縁上のパターン、および、アライメントマークとして、有機顔料遮光層１４に先んじて形成している。
【０２０６】
本実施形態に係る液晶表示装置４０においても、上記第１の実施形態で説明した演算が可能であり、高精度で色分離を行うことができる。
【０２０７】
（第６の実施形態）
本実施形態においては、上記第１から第５の実施形態に係るカラーフィルタ基板４，２６，３０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。
【０２０８】
＜透明樹脂＞
カーボン遮光層１１、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。
【０２０９】
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てもよい。
【０２１０】
＜アルカリ可溶性樹脂＞
本実施形態に係るカーボン遮光層１１及び有機顔料遮光層１４などの遮光膜、透明樹脂層１３，１５、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。これらの透明樹脂は、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。これら樹脂のうち、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。
【０２１１】
＜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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
なお、例示されたこれらの単量体は、単独で使用、又は、２種以上を併用することができる。
【０２１４】
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、アクリル樹脂としてもよい。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、アクリル樹脂としてもよい。
【０２１５】
＜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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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、ハロゲンア化アルミニウムフタロシアニン顔料を用いてもよい。
【０２２０】
＜カーボン遮光層１１及び有機顔料遮光層１４の色材＞
カーボン遮光層１１及び有機顔料遮光層１４に含まれる遮光性の色材は、少なくとも可視光波長領域に光吸収性を持ち、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、遮光性の色材は、１種を用いてもよく、適当な比率で２種以上を組み合わせてもよい。
【０２２１】
例えば、可視光波長域は、およそ光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲である。
【０２２２】
本実施形態に関わる有機顔料遮光層１４の透過率が立ち上がる波長（半値波長）は、赤フィルタＲＦの透過率が高く維持されるおよそ光波長６７０ｎｍから、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およそ光波長８００ｎｍの領域にある。
【０２２３】
＜カーボン遮光層１１に適用される黒色レジスト１の例＞
カーボン遮光層１１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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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１１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、カーボン又は顔料を含む感光性着色組成物を指す。
【０２２６】
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黒色レジストに添加してもよい。
【０２２７】
＜有機顔料遮光層１４に用いられる黒色レジスト２の例＞
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。
【０２２８】
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、色（透過波長）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。例えば、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の緑色顔料が、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。
【０２２９】
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、青色顔料が添加されてもよい。有機顔料遮光層１４の半値波長を調整する顔料は、たとえば、単一の顔料分散体として半値波長が７００ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内にあるＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６などが例示できる。
【０２３０】
Ｒ２５４の質量比率（％）は、例えば、０〜１５％の範囲に属してもよい。
【０２３１】
Ｙ１３９の質量比率（％）は、例えば、２５〜５０％の範囲に属してもよい。
【０２３２】
Ｖ２３の質量比率（％）は、例えば、５０〜７５％の範囲に属してもよい。
【０２３３】
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５０〜７５％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〜７５０ｎｍ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０〜１５％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１６ａの検出データから光センサ１６ｂ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。
【０２３４】
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Ｒ１３９の７部（質量部）に対して以下の材料が混合される。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。黄色顔料Ｙ１３９も、光波長８００ｎｍよりも長波長領域で高い透過率を持つ有機顔料である。
【０２３９】
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。
【０２４０】
＜カラーフィルタ基板４，２６，３０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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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
＜カラーフィルタ基板４，２６，３０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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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
＜カラーフィルタ基板４，２６，３０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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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
＜カラーフィルタ基板４，２６，３０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４の実施形態で説明された製造方法により、カラーフィルタ基板４，２６，３０が作製される。
【０２５０】
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】
【０２５１】
１，２７，４０…液晶表示装置、２，２５，２８，４１…液晶パネル、３，２９…アレイ基板、４，２６，３０，４２…カラーフィルタ基板、５，３１…液晶層、６，１０…透明基板、７ａ〜７ｃ…絶縁層、８，８ａ，８ｂ…共通電極、９，９ａ，９ｂ…画素電極、１１…カーボン遮光層、１２，４３…カラーフィルタ層、ＲＦ…赤フィルタ、ＧＦ…緑フィルタ、ＢＦ…青フィルタ、１３…透明樹脂中間層、１４…有機顔料遮光層、１５…透明樹脂層、１６ａ，１６ｂ…光フィルタ、１７，１７ａ，１７ｂ…液晶駆動素子、１８ａ，１８ｂ…偏光板、１９…光制御素子、２０…バックライトユニット、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…固体発光素子、２４…処理部、３２ａ，３２ｂ…対向電極、３３，３４…配向膜。
【図１】
0005660226.tif 000002
【図２】
0005660226.tif 000003
【図３】
0005660226.tif 000004
【図４】
0005660226.tif 000005
【図５】
0005660226.tif 000006
【図６】
0005660226.tif 000007
【図７】
0005660226.tif 000008
【図８】
0005660226.tif 000009
【図９】
0005660226.tif 000010
【図１０】
0005660226.tif 000011
【図１１】
0005660226.tif 000012
【図１２】
0005660226.tif 000013
【図１３】
0005660226.tif 000014
【図１４】
0005660226.tif 000015
【図１５】
0005660226.tif 000016
【図１６】
0005660226.tif 000017
【図１７】
0005660226.tif 000018
【図１８】
0005660226.tif 000019
【図１９】
0005660226.tif 000020
【図２０】
0005660226.tif 000021
【図２１】
0005660226.tif 000022