(57)【要約】【課題】  黒表示時の色味付きを低減できるＯＣＢ液晶表示素子を提供する。【解決手段】  一対の基板間（１、２）にＯＣＢ液晶層（３）を備えてなる複数の液晶画素ＰＸと、前記複数の液晶画素に重なるように配置される赤、緑、および青の着色層を含むカラーフィルタＣＦと、前記液晶画素に対向して少なくとも視認側に配される偏光板ＰＬとを備えた液晶表示装置であって、前記青の着色層は前記緑の着色層よりも大きなコントラストを有する液晶表示装置である。【選択図】図６
2007233336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間にＯＣＢ液晶層を備えてなる複数の液晶画素と、
前記複数の液晶画素に重なるように配置される赤、緑、および青の着色層を含むカラーフィルタと、
前記液晶画素に対向して少なくとも視認側に配される偏光板と、
を備えた液晶表示装置において、
前記青の着色層は前記緑の着色層よりも大きなコントラストを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記青の着色層は前記赤の着色層よりも大きなコントラストを持つことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記緑の着色層は前記赤の着色層よりも大きなコントラストを持つことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記青の着色層のコントラストは、2000:1以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記偏光板に対向して少なくとも視認側に配される光学補償素子を更に有し、
前記光学補償素子は、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償し、
前記液晶層の厚みは、異なる色画素間で互いに異なることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
映像信号と前記液晶層に印加する電圧との関係を表す変換データに基づいて、前記映像信号から対応する印加電圧を生成して前記液晶層に印加する電圧印加手段と、
前記液晶層に印加する電圧と輝度との関係を表す特性データを記憶する記憶手段と、
前記特性データに基づいて前記変換データを補正する補正手段とを有し、
前記変換データ及び前記特性データは、青、赤及び緑色ごとに設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
一対の基板間にＯＣＢ液晶層を備えてなる複数の液晶画素と、
前記複数の液晶画素に重なるように配置される赤、緑、および青の着色層を含むカラーフィルタと、
前記液晶画素に対向して少なくとも視認側に配される偏光板と、
を備えた液晶表示装置において、
前記カラーフィルタは前記液晶画素からの光を周囲よりも高い透過率で透過する光透過領域を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記光透過領域は前記カラーフィルタに設けられる開口であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記開口は前記液晶画素の開口面積の１／１５以下であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記光透過領域は前記カラーフィルタにおいて周辺の領域よりも薄い薄膜部であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記偏光板に対向して少なくとも視認側に配される光学補償素子を更に有し、
前記光学補償素子は、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償し、
前記液晶層の厚みは、異なる色画素間で互いに異なることを特徴とする請求項７乃至１０の内いずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
映像信号と前記液晶層に印加する電圧との関係を表す変換データに基づいて、前記映像信号から対応する印加電圧を生成して前記液晶層に印加する電圧印加手段と、
前記液晶層に印加する電圧と輝度との関係を表す特性データを記憶する記憶手段と、
前記特性データに基づいて前記変換データを補正する補正手段とを有し、
前記変換データ及び前記特性データは、青、赤及び緑色ごとに設けられていることを特徴とする請求項７乃至１０の内いずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend）モードの液晶表示装置に関し、特に黒表示時の色味付きを低減できる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ、カーナビゲーションシステム、あるいはテレビ受信機等において画像を表示する液晶表示装置が広く利用されている。そして、近年では、視野角及び応答速度を改善可能な液晶表示装置として、ＯＣＢ型液晶表示装置が注目されている。  
ＯＣＢ型液晶表示装置は、一対の基板間にベンド配列が可能な液晶分子を有する液晶層が挟持されてなるものである。このＯＣＢ型液晶表示装置は、ＴＮ型液晶表示装置に比して応答速度が一桁改善され、さらに液晶分子の配列状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角が広いという利点がある。
【０００３】
ところで、液晶表示装置においては、最小階調である黒表示時に、例えば青い色味付が認められることがある。これは、液晶表示装置に共通して発生する現象である。この黒表示時の着色をカラーフィルタ（ＣＦ）のコントラストを調整することで解消する技術が開示されている。具体的には、コントラストを上げる場合は、着色力が高い小粒径の顔料を低濃度でカラーフィルタに含有させる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７３０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、色付けを低減するための要因であるカラーレジストの性状を制御する記載があるが、その結果として、それぞれのカラーフィルタをどのように構成すれば良いかの記載はされていない。  
また、ＯＣＢ型液晶表示装置では、画面を斜め方向から観察した際に黒表示時に色づきが発生するといった課題があるが、特許文献１にはこの課題については記載がなく、またその課題を示唆する記載も無い。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、黒表示時の色味付きを低減できるＯＣＢ液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点係る液晶表示装置は、一対の基板間にＯＣＢ液晶層を備えてなる複数の液晶画素と、前記複数の液晶画素に重なるように配置される赤、緑、および青の着色層を含むカラーフィルタと、前記液晶画素に対向して少なくとも視認側に配される偏光板とを備えた液晶表示装置において、前記青の着色層は前記緑の着色層よりも大きなコントラストを有する。
【０００７】
本発明の第２観点に係る液晶表示装置は、一対の基板間にＯＣＢ液晶層を備えてなる複数の液晶画素と、前記複数の液晶画素に重なるように配置される赤、緑、および青の着色層を含むカラーフィルタと、前記液晶画素に対向して少なくとも視認側に配される偏光板と、を備えた液晶表示装置において、前記カラーフィルタは前記液晶画素からの光を周囲よりも高い透過率で透過する光透過領域を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のＯＣＢ液晶表示装置によれば、黒表示時の色味付きを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。  
液晶表示装置は液晶表示パネルＤＰ、バックライトＢＬ、および表示制御回路ＣＮＴを備える。バックライトＢＬは表示パネルＤＰを照明する。表示制御回路ＣＮＴは表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御する。
【００１１】
液晶表示パネルＤＰは一対の電極基板であるアレイ基板１および対向基板２間に液晶層３を挟持した構造である。液晶層３は、例えばノーマリホワイトの表示動作のために予めスプレイ配向からベンド配向に転移される。そして、周期的に印加される電圧によりベンド配向からスプレイ配向への逆転移が阻止される。  
表示制御回路ＣＮＴはアレイ基板１および対向基板２から液晶層３に液晶駆動電圧を印加して液晶表示パネルＤＰの透過率を制御する。また表示制御回路ＣＮＴは、電源投入時の初期化処理で比較的大きな電界を液晶に印加して、液晶配向をスプレイ配向からベンド配向へ転移する。
【００１２】
図２は、図１に示す液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。  
アレイ基板１は、透明絶縁基板ＧＬＡ、複数の画素電極ＰＥ、および配向膜ＡＬＡを含む。透明絶縁基板ＧＬＡは、ガラス板等からなる。複数の画素電極ＰＥは、この透明絶縁基板ＧＬＡ上に形成される。配向膜ＡＬＡは、これら画素電極ＰＥ上に形成される。  
対向基板２は、透明絶縁基板ＧＬＢ、カラーフィルタ層ＣＦ、対向電極ＣＥ、および配向膜ＡＬＢを含む。  
透明絶縁基板ＧＬＢは、ガラス板等からなる。カラーフィルタ層ＣＦは、この透明絶縁基板ＧＬＢ上に形成される。対向電極ＣＥは、このカラーフィルタ層ＣＦ上に形成される。配向膜ＡＬＢは、この対向電極ＣＥ上に形成される。
【００１３】
液晶層３は対向基板２とアレイ基板１の間隙に液晶材料を充填することにより得られる。図２では、液晶分子３１がベンド配向した状態にある。  
液晶表示パネルＤＰはアレイ基板１および対向基板２の外側に配置される一対の光学補償素子４０及び光源用のバックライトＢＬを備える。そして、光学補償素子４０は、位相差板ＲＴ及び位相差板ＲＴの外側に配置される偏光板ＰＬを有している。
【００１４】
アレイ基板１側の配向膜ＡＬＡおよび対向基板２側の配向膜ＡＬＢは互いに平行にラビング処理される。これにより、液晶分子のプレチルト角は約１０°に設定される。
【００１５】
アレイ基板１では、複数の画素電極ＰＥが透明絶縁基板ＧＬＡ上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）が複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。  
これらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍には、画素スイッチング素子として薄膜トランジスタＴが配置される。各薄膜トランジスタＴのゲートはゲート線Ｙに接続され、ソース−ドレインパスがソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続されて形成されている。各薄膜トランジスタＴは、対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに導通し、対応ソース線Ｘの電位を対応画素電極ＰＥに印加する。
【００１６】
各画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥは、例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、それぞれ配向膜ＡＬＡ、ＡＬＢで覆われている。各画素電極ＰＥと、対向電極ＣＥ、および各画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間の液晶層３とによって、それぞれの液晶画素ＰＸが構成される。そして、画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥ間に液晶駆動電圧が与えられると、生じた電界によって液晶画素ＰＳを構成する液晶分子配列が制御される。  
複数の液晶画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび対向電極ＣＥによって構成される液晶容量Ｃlcを有する。複数の蓄積容量線Ｃ１〜Ｃｍは各々対応する行の液晶画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合して蓄積容量Ｃstを構成する。
【００１７】
表示制御回路ＣＮＴは、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤ、駆動用電圧発生回路４、並びにコントローラ回路５を備える。  
ゲートドライバＹＤは、複数の薄膜トランジスタＴを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動する。ソースドライバＸＤは、各行の薄膜トランジスタＴが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力する。駆動用電圧発生回路４は、表示パネルＤＰの駆動用電圧を発生する。コントローラ回路５は、ゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤを制御する。
【００１８】
駆動用電圧発生回路４は、補償電圧発生回路６、階調基準電圧発生回路７、およびコモン電圧発生回路８を含む。  
補償電圧発生回路６は、ゲートドライバＹＤを介して蓄積容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する。階調基準電圧発生回路７は、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶREFを発生する。コモン電圧発生回路８は、対向電極ＣＥに印加されるコモン電圧Ｖcomを発生する。
【００１９】
コントローラ回路５は、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、および画像データ変換回路１３を含む。  
垂直タイミング制御回路１１は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてゲートドライバＹＤに対する制御信号ＣＴＹを発生する。水平タイミング制御回路１２は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する。画像データ変換回路１３は、外部信号源ＳＳから入力される画像データを複数の画素ＰＸに対する画素データＤＯに変換する。また、黒挿入駆動のためのデータ変換を実行する。
【００２０】
画像データは複数の液晶画素ＰＸに対する複数の画素データＤＩからなり、１フレーム期間（垂直走査期間Ｖ）毎に更新される。制御信号ＣＴＹはゲートドライバＹＤに供給され、上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられる。制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１３から変換結果として得られる画素データＤＯと共にソースドライバＸＤに供給される。制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１３の変換結果として行単位で液晶画素ＰＸに対応する画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定する動作をソースドライバＸＤに行わせるために用いられる。
【００２１】
ゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤは複数のゲート線Ｙおよび複数のソース線Ｘをそれぞれ選択するために例えばシフトレジスタ回路を用いて構成される。  
制御信号ＣＴＸは、スタート信号、クロック信号、ロード信号、および極性信号等を含む。  
スタート信号は、１行分の画素データの取込開始タイミングを制御する。クロック信号は、シフトレジスタ回路においてこのスタート信号をシフトさせる。ロード信号は、スタート信号の保持位置に対応してシフトレジスタ回路によって１本ずつ選択されるソース線Ｘ１〜Ｘｎに対してそれぞれ取り込まれる１行分の画素データＤＯの並列出力タイミングを制御する。極性信号は、画素データに対応する画素電圧Ｖsの信号極性を制御する。
【００２２】
ゲートドライバＹＤは、制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間において複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを階調画像表示用および黒挿入（非階調画像表示）用に順次選択する。そしてゲートドライバＹＤは、駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給し、各行の薄膜トランジスタＴを１水平走査期間Ｈだけ導通させる。
【００２３】
画素電圧Ｖsは対向電極ＣＥのコモン電圧Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧である。画素電圧Ｖsは、例えばライン反転駆動およびフレーム反転駆動（１Ｈ１Ｖ反転駆動）を行うよう行単位あるいはフレーム単位でコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。  
また、補償電圧Ｖeは１行分の薄膜トランジスタＴが非導通となるときにこれら薄膜トランジスタＴに対応した蓄積容量線ＣにゲートドライバＹＤを介して印加される。画素電圧Ｖsは、これら薄膜トランジスタＴの寄生容量によって１行分の画素ＰＸに生じる画素電圧Ｖsの変動を補償する。
【００２４】
ゲートドライバＹＤが例えばゲート線Ｙ１をオン電圧により駆動してこのゲート線Ｙ１に接続された全ての薄膜トランジスタＴを導通させると、ソース線Ｘ１〜Ｘｎ上の画素電圧Ｖsがこれら薄膜トランジスタＴをそれぞれ介して対応画素電極ＰＥおよび蓄積容量Ｃstの一端に供給される。  
また、ゲートドライバＹＤはこのゲート線Ｙ１に対応した蓄積容量線Ｃ１に補償電圧発生回路６からの補償電圧Ｖeを出力する。そして、ゲート線Ｙ１に接続された全ての薄膜トランジスタＴを１水平走査期間だけ導通させた直後にこれら薄膜トランジスタＴを非導通にするオフ電圧をゲート線Ｙ１に出力する。  
補償電圧Ｖeはこれら薄膜トランジスタＴが非導通になったときにこれらの寄生容量の影響による画素電圧Ｖsの変動、すなわち突き抜け電圧ΔＶpを実質的にキャンセルする。
【００２５】
図３は、図２に示すカラーフィルタの赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）着色層と画素との関係を示す図である。  
図３では、図２に示す配向膜ＡＬＡ、ＡＬＢ、位相差板ＲＴ、偏光板ＰＬ等が省略して描かれている。カラーフィルタ層ＣＦは複数の画素電極ＰＥの列にそれぞれ対向して行方向に繰返し並べたストライプ状の赤着色層ＣＦ（Ｒ）、緑着色層ＣＦ（Ｇ）、および青着色層ＣＦ（Ｂ）を含む。  
ここで、赤着色層ＣＦ（Ｒ）は第１，４，７，…列の画素電極ＰＥに対向し、これら画素電極ＰＥに対応する液晶画素ＰＸを赤画素ＰＸ（Ｒ）に設定する。緑着色層ＣＦ（Ｇ）は第２，５，８，…列の画素電極ＰＥに対向し、これら画素電極ＰＥに対応する液晶画素ＰＸを緑画素ＰＸ（Ｇ）に設定する。青着色層ＣＦ（Ｂ）は第３，６，９，…列の画素電極ＰＥに対向し、これら画素電極ＰＥに対応する液晶画素ＰＸを緑画素ＰＸ（Ｂ）に設定する。
【００２６】
次に、ＯＣＢ型液晶表示装置において、画面を斜め方向から観察した際に黒表示時に色付きが発生する原因について説明する。
【００２７】
ＯＣＢ型液晶表示装置を用いて黒を表示する場合、例えば高電圧印加時に光を遮断して黒を表示し、低電圧印加時に光を透過して白を表示することが考えられる。そのため黒を表示する際には、大多数の液晶分子は高電圧印加により電界方向に沿って配列する、すなわち基板の法線方向に配列する。しかし、基板近傍の液晶分子は配向膜との相互作用で法線方向に配列せず、光は所定方向に位相差の影響を受ける。  
この結果、特に黒表示した際に配向膜のラビング方向（液晶配向方向）に直交する方向について画面を斜め方向から観察した際に色付きとして顕著に認識されるのである。
【００２８】
続いて、ＯＣＢ液晶表示装置で黒表示を行う際に、青味付けがされる原因について説明する。
【００２９】
（１）偏光板の特性  
黒表示では特に偏光板と液晶を用いて光を遮蔽することによって黒を表している。偏光板は液晶層を挟むように、また光が漏れないようにクロスニコルに配置する。しかし、もともと偏光板の特性として、全ての波長域において光が完全に遮蔽されるわけではなく、例えば青色の光の一部は偏光板を透過する。
【００３０】
（２）カラーフィルタに使用される顔料の散乱特性  
偏光板のみをクロスニコルに配置して光を入射した場合、実質的な光の出射は遮断される。しかしながら、この偏光板間にカラーフィルタを挿入すると、漏れ光が生じる。これは、カラーフィルタに使用されている顔料によって光が散乱されるため偏光性がくずれ、この影響によって、ある波長の光が偏光板を通過するためと考えられる。
【００３１】
この現象は、画面を正面から観察した場合、斜めから観察した場合のいずれにおいても発生する。
【００３２】
（３）光の波長分散特性  
上述のように、ＯＣＢ液晶では、基板近傍の液晶分子が配向膜との相互作用で法線方向に配列しないため、斜めから画面を観察した場合に光の漏れが発生する。この光の漏れを光学的に補償する場合には、ＯＣＢ液晶の波長分散特性を考慮する必要がある。  
即ち、光の波長によって液晶のリタデーションが異なる。赤（Ｒ）の中心波長を６１７ｎｍ、緑（Ｇ）の中心波長を５５０ｎｍ、青（Ｂ）の中心波長を４３０ｎｍとすると、緑（Ｇ）の中心波長５５０ｎｍで適切な光学補償が行われたとしても、波長が異なる赤（Ｒ）、青（Ｂ）については適切な調整となっていない。このため、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で、それぞれ液晶層厚を異ならしめる、あるいは独立に印加電圧を制御する等によって液晶配向方向に対して直交する方向から斜めに画面を観察した際に生じる色づきを解消することができる。
【００３３】
以上（１）〜（３）で説明した原因により、黒表示において色味付けが生ずる。その際、ＯＣＢ液晶がもつフィルタの散乱特性、光の波長分布特性、偏光板の遮光特性によって、黒表示においては青（Ｂ）の色が強く現れるのである。
【００３４】
従って、以下に説明する本発明の各実施の形態の液晶表示装置では、カラーフィルタの散乱特性、光の波長分散特性を考慮した構成となっている。
【００３５】
〔第１の実施の形態〕  
次に本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。第１の実施の形態では、カラーフィルタの散乱特性を考慮している。
【００３６】
顔料の成分及び組成は赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）で同じでないため、その散乱特性も赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）でそれぞれ異なる。一方、後述するように散乱とコントラストとの間には関連性がある。  
ここで、コントラストとは、２枚の偏光板をその偏光軸が平行になる様に重ね合わせた時の透過率と、その偏光軸を直交するように重ね合わせた時の透過率との比をいうと定義されている。
【００３７】
図４は、カラーフィルタのコントラスト測定方法を説明する図である。  
図４の（１）は、偏光板パラレルニコル下での測定方法を表している。２枚の偏光板をその偏光軸が平行になる様に重ね合わせ、その間にカラーフィルタ（ＣＦ）を挿入して設置する。そして、バックライトに拡散光源を用い、透過した光量を取込角２°の指向性を持つ輝度計で測定して透過率Ｔ１を求める。  
図４の（２）は、偏光板クロスニコル下での測定方法を表している。２枚の偏光板をその偏光軸が直交する様に重ね合わせている点がパラレルニコルと異なっている。その他の構成および測定方法はパラレルニコルと同様であり、測定した透過率をＴ２とする。  
そして、カラーフィルタのコントラストＣＲは、式（１）で定義される。  
ＣＲ＝Ｔ１／Ｔ２            ・・・式（１）
図５は、従来の一般的なカラーフィルタのコントラスト特性を示す図である。  
顔料の成分は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で異なっている。一般には、緑（Ｇ）は明るさに大きく寄与するため、緑（Ｇ）のカラーフィルタは光を散乱しにくいように構成されている。具体的には、顔料の粒径を小さくする、顔料の製造プロセスにおいて凝集をなくする分散工程を設けるなどの処理が施されている。
【００３８】
図５によれば、緑（Ｇ）のコントラストが赤（Ｒ），青（Ｂ）のコントラストに比べて大きくなっている。これは、緑（Ｒ）のカラーフィルタは、光の散乱が少なくなるように構成されているため、散乱による光のもれが少なく透過率Ｔ２が小さくなるからであると考えられる。一方、赤（Ｒ），青（Ｂ）のカラーフィルタでは、顔料の粒子径との関係から光の散乱が生じるため、散乱による光の漏れが大きく透過率Ｔ２が大きくなるからであると考えられる。  
このことから、カラーフィルタのコントラストが大きいことは散乱が小さいことを表し、コントラストが小さいことは散乱が大きいことを表していると推認することができる。
【００３９】
発明者等は、この知見に基づいて青（Ｂ）の着色層のコントラスト特性の改善を試みた。そして、種々のカラーフィルタを組合わせて測定を行い、黒表示時の青味付けを低減する条件を見出した。ここで、コントラストの改善は、上述のようにカラーフィルタの用いる顔料の粒子径、凝集を制御することにより行った。
【００４０】
図６は、青味付けを低減できるカラーフィルタのコントラスト特性例を示す図である。  
なお、このコントラスト測定に使用した測定系の仕様は以下のとおりである。
【００４１】
試料として、（株）ルケオ社製の２枚の偏光板（品番：POLAX-38S）を、その偏光軸が平行になる様に重ね合わせ、その間に1.1mm厚のガラスにコートした所定の膜厚のカラーフィルタ（ＣＦ）を挿入して設置する。そして、バックライトとして拡散シート（ツジデン製：D121UY）、プリズムシート（H)（住友3M製：BEF３  90/50T-7）、プリズムシート（V)（住友3M製：BEF３  90/50T-7）、偏光分離シート（住友3M製：DBEF-D）を順次配置したハリソン東芝ライティング社製の冷陰極管を用い、透過した光量を取込角２°の指向性を持つ（株）トプコンテクノハウス社製の輝度計（SR-3A-L1）で測定して透過率Ｔ１を求める。  
また、試料として、（株）ルケオ社製の２枚の偏光板（品番：POLAX-38S）を、その偏光軸がクロスニコルとなる様に重ね合わせ、その間に1.1mm厚のガラスにコートした所定の膜厚のカラーフィルタ（ＣＦ）を挿入して設置する。そして、上記と同様にバックライトに拡散光源を用い、透過した光量を取込角２°の指向性を持つ輝度計で測定して透過率Ｔ２を求める。
【００４２】
上記のＴ１およびＴ２からカラーフィルタのコントラストＣＲを算出する。
【００４３】
図６では、従来のコントラスト特性と異なり、青（Ｂ）の着色層のコントラストが緑（Ｇ）の着色層のコントラストよりも高くなっている。本実施の形態では、青（Ｂ）の着色層のコントラストを緑（Ｇ）の着色層のコントラストよりも高く設定している点に特徴を有している。  
なお、上述の測定系を用いた測定において、全体として高いコントラストを得つつ、青味付けの低減を図れる青（Ｂ）の着色層のコントラストは、2000:1以上であることが望ましい。
【００４４】
更に、本実施の形態では、青（Ｂ）の着色層のコントラスト＞緑（Ｇ）の着色層のコントラスト＞赤（Ｒ）の着色層のコントラスと設定している点にも特徴を有している。緑（Ｇ）の着色層のコントラスト＞赤（Ｒ）の着色層のコントラスと設定しているのは、色彩の表示に関する総合的な特性を良くするとの設計上の観点からである。
【００４５】
なお、カラーフィルタのコントラストを変更するためには種々の方法を用いることができる。例えば、カラーフィルタの製造に用いられる染色剤、インク、顔料、カラーレジストなどを変更しても良く、カラーフィルタの製造プロセス、製造方法そのものを変更しても良い。その内容は、散乱を制御すること、またはコントラストを制御することを目的とするものが該当する。
【００４６】
〔第２の実施の形態〕  
第２の実施の形態に係る液晶表示装置では、カラーフィルタの構成が第１の実施の形態と異なっている。従って、同一の部位には同一の符号を付して、その詳細の説明を省略する。
【００４７】
図７は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に設けられる液晶表示パネルの断面構造を単純化して示す図である。  
図７では、図２に示す配向膜ＡＬＡ、ＡＬＢ、位相差板ＲＴ、偏光板ＰＬ等が省略して描かれている。従来の液晶表示パネルＤＰでは、バックライト光は赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）いずれかのフィルタを通過して外部に出てくる。これに対し、本実施形態の液晶表示パネルＤＰでは、カラーフィルタＣＦ層にフィルタのない僅かな領域が設けられている。従って、バックライトの全光量の内、わずかな光量が赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の何れのフィルタも通過しないで外部に出てくる。  
この結果、黒表示時にホワイト光が僅かに混入することにより、従来であれば青味付いていた画像が大幅に改善され、ほぼ色味付きの無い黒表示を得ることができる。
【００４８】
しかしながら、ホワイト光が混入することによりコントラスト特性が劣化することになる。そこで発明者らはこの点について検討を進め、この光漏れの領域が青（Ｂ）画素の全開口領域の１５分の１よりも大きい場合にコントラスト特性が劣化することを見出した。即ち、この光漏れの領域が全開口領域の１５分の１以下の場合は、コントラスト特性の劣化は許容できる範囲内に留まることがわかった。また、この光漏れ領域が３ミクロン角以上の面積であれば青味付け低減効果を発揮することができた。
【００４９】
図８は、図７に示すカラーフィルタに設けられる光漏れ領域のレイアウト例を示す図である。  
図８に示すように、周囲よりも高い透過率で透過する光透過領域（以下、光漏れ領域という）は特定のカラーフィルタに限定されず、どの赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の着色層に設けても良い。また、光漏れ領域はカラーフィルタの境界近傍に限られず、カラーフィルタ内の任意の領域に設けても良い。なお、この光漏れ領域が３ミクロン角以上の面積であれば青味付け低減効果を発揮することができた。  
さらに、図８に示すように、光漏れ領域は完全にカラーフィルタの存在しない領域である必要は無く、部分的にカラーフィルタが薄い領域であっても良い。例えば、光漏れ領域を周辺の領域に比べて１／２の膜厚の領域としても良い。
【００５０】
次に、光の波長分散特性を考慮してＯＣＢ型液晶表示装置の色付けを低減する方法について説明するが、以下に述べるそれぞれの実施の形態に用いられるカラーフィルタは上述の第１または第２の実施形態で説明したカラーフィルタである。
【００５１】
〔第３の実施の形態〕  
次に本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示素子について説明する。第３の実施の形態では、光の波長分散特性を考慮している。なお、本第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分は同一の符号を付して説明する。
【００５２】
図１０に示すように、ＯＣＢ型液晶表示装置は、一対の基板すなわちアレイ基板１と対向基板２との間に液晶層３を挟持して構成された液晶パネルＬＰを備えている。この液晶パネルＬＰは、例えば透過型であり、アレイ基板１側に配置された図示しないバックライトユニットからのバックライト光を対向基板２側に透過可能に構成されている。
【００５３】
アレイ基板１は、ガラスなどの絶縁基板ＧＬＡを用いて形成されている。このアレイ基板１は、絶縁基板ＧＬＡの一方の主面にアクティブ素子ＡＥ、画素電極ＰＥ、配向膜ＡＬＡなどを備えている。アクティブ素子ＡＥは、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｍｅｔａｌ）などで構成されている。画素電極ＰＥは、画素毎に配置され、アクティブ素子ＡＥに電気的に接続されている。この画素電極ＰＥは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜ＡＬＡは、絶縁基板ＧＬＡの主面全体を覆うように配置されている。
【００５４】
対向基板２は、ガラスなどの絶縁基板ＧＬＢを用いて形成されている。この対向基板２は、絶縁基板ＧＬＢの一方の主面に対向電極ＣＥ、配向膜ＡＬＢなどを備えている。対向電極ＣＥは、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜ＡＬＢは、絶縁基板ＧＬＢの主面全体を覆うように配置されている。
【００５５】
なお、カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶パネルＬＰは、複数色例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色画素を有している。すなわち、赤画素は赤色波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備え、緑画素は緑色波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備え、青画素は青色波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。これらカラーフィルタは、アレイ基板１または対向基板２の主面に配置されている。  
なお、これらのカラーフィルタは、第１または第２の実施の形態で説明したカラーフィルタを用いている。
【００５６】
上述したような構成のアレイ基板１と対向基板２とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で貼り合わせられている。液晶層３は、これらアレイ基板１と対向基板２との間のギャップに封入されている。液晶層３に含まれる液晶分子３１は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する材料を選択可能である。
【００５７】
このようなＯＣＢ型液晶表示装置は、液晶層３に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層３のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子４０を備えている。この光学補償素子４０は、例えば図１１に示すように、液晶パネルＬＰのアレイ基板１側外面及び対向基板２側外面にそれぞれ設けられている。
【００５８】
アレイ基板１側の光学補償素子４０Ａは、偏光板４１Ａ、及び、複数の位相差板４２Ａ及び４３Ａを有している。同様に、対向基板２側の光学補償素子４０Ｂは、偏光板４１Ｂ、及び、複数の位相差板４２Ｂ及び４３Ｂを有している。位相差板４２Ａ及び４２Ｂは、後に説明するように、その厚み方向にリタデーション（位相差）を有する位相差板として機能する。また、位相差板４３Ａ及び４３Ｂは、後に説明するように、その正面方向にリタデーション（位相差）を有する位相差板として機能する。
【００５９】
図１２に示すように、配向膜ＡＬＡ及びＡＬＢは、パラレル配向処理されている（すなわち図中の矢印Ａで示す方向にラビング処理されている）。これにより、液晶分子３１の光軸の正射影（液晶配向方向）は、図中矢印Ａと平行となる。画像を表示可能な状態、すなわち所定のバイアスを印加した状態では、液晶分子３１は、矢印Ａで規定される液晶層３の断面内において、アレイ基板１と対向基板２との間においてベンド配列する。
【００６０】
このとき、偏光板４１Ａは、その透過軸が図中の矢印Ｂで示す方向を向くように配置されている。また、偏光板４１Ｂは、その透過軸が図中の矢印Ｃで示す方向を向くように配置されている。つまり、偏光板４１Ａ及び４１Ｂのそれぞれの透過軸は、液晶配向方向Ａに対して４５°の角度をなし、しかも、互いに直交する。このように、偏光板の透過軸が互いに直交する配置はクロスニコルと呼ばれ、これらの間にある物体の複屈折量（リタデーション量）が実効的に０であれば光は透過せず、表示は黒となる。
【００６１】
ＯＣＢ型液晶表示装置では、ベンド配列した液晶分子に対して高い電圧を印加しても、すべての液晶分子が基板の法線方向に沿って配列せず、液晶層のリタデーションが完全にはゼロにならない。例えば、図１０に示した液晶パネルＬＰにおいて、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に６Ｖの電位差を与えた場合、液晶層３が有するリタデーション量は６０ｎｍであった。
【００６２】
そこで、光学補償素子４０は、ある特定の電圧印加状態（例えば高電圧を印加して黒を表示する状態）で、画面を正面から観察した時に影響する液晶層３のリタデーションをキャンセルするようなリタデーションを有する位相差板を備えている。つまり、このような位相差板の光軸は、液晶層３においてリタデーションを発生する方向すなわち液晶配向方向（液晶分子を正射影したときの光軸方向）Ａに直交する方向Ｄに平行となり、方向Ｄにリタデーションを有している。これが「正面方向にリタデーションを有する位相差板」４３Ａ及び４３Ｂに相当する。  
なお、ここでは、正面方向とは、面内のＸ方向及びＹ方向で規定されるものであるが、各光学部材の屈折率を考慮する際には、面内の主屈折率ｎｘ及びｎｙのみを考慮するのではなく、各光学部材を面内に正射影したときの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚすべてを考慮したものである。
【００６３】
これにより、液晶層３が有する正面方向でのリタデーションをキャンセルさせて、液晶層３と位相差板４３Ａ及び４３Ｂとを複合してリタデーション量が実効的にゼロになる状態を形成し、正面方向から観察した時に黒を表示することが可能となる。すなわち、印加電圧によって液晶層３が有するリタデーションを調整し、位相差板４３Ａ及び４３Ｂの有するリタデーションとつりあう表示状態が黒表示状態に相当する。
【００６４】
このように、ＯＣＢ型液晶表示装置においては、その正面方向から観察したときの黒表示は、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ａ及び４３Ｂを用いた前述したようなメカニズムで達成可能である。しかしながら、光学補償素子４０に含まれる位相差板の調整はこれに留まらない。ＯＣＢ型液晶表示装置の特徴の１つとして、広視野角であることが挙げられるが、ＯＣＢ型液晶表示装置であれば必ず広視野角になるというものではない。広視野角化は、液晶層と位相差板とのリタデーションを調整し、それぞれのバランスをとることで達成するものである。
【００６５】
広視野角の特徴を有する液晶表示装置では、特に黒表示の広視野角特性が重要である。これは、映像として黒のしまり具合が映像の切れやコントラスト感などに大きく影響を与えるためである。ここでは、黒を表示した際に、広視野角化を実現するすなわちどの角度から見ても黒が表示できる光学補償を考える。
【００６６】
ＯＣＢ型液晶表示装置の黒表示時に際しては、液晶層３に比較的高い電圧が印加されているため、大多数の液晶分子３１は、電界方向に配列する（基板の法線方向に立ち上がる）。液晶分子３１は、図１３に示すように、分子の長軸方向の主屈折率ｎｚが他方向の主屈折率ｎｘ及びｎｙよりも大きい正の一軸性の光学特性を有する分子である。ここでは、液晶分子３１について、便宜上、長軸方向（厚み方向）をＺ方向とし、これに直交する面内方向をＸ方向及びＹ方向とした。
【００６７】
液晶分子３１が基板の法線方向に立ち上がった状態では、画面を正面方向から観察した場合、主屈折率の分布が等方的である（すなわち面内の主屈折率が等価（ｎｘ＝ｎｙ）である）ため、リタデーションは発生しない。しかしながら、画面を斜め方向から観察した場合、液晶分子３１の側面の影響により、長軸方向の主屈折率ｎｚが増大し（ｎｘ、ｎｙ＜ｎｚ）、傾斜方向に応じたリタデーションが発生する。このため、液晶層３を通過した光の一部がクロスニコル偏光板４１Ａ及び４１Ｂを透過してしまい、明るくなってしまう（つまり、黒を表示することができない）。
【００６８】
そこで、光学補償素子４０は、液晶分子３１とは逆の光学特性（例えば負の一軸性）を有する位相差板を備えている。つまり、このような位相差板は、その厚み方向の主屈折率ｎｚが相対的に小さく、面内の主屈折率ｎｘ及びｎｙが相対的に大きい（ｎｘ、ｎｙ＞ｎｚ）。これが「厚み方向にリタデーションを有する位相差板」４２Ａ及び４２Ｂに相当する。なお、ここでは、厚み方向とは、面内のＸ方向及びＹ方向に加えてこれらに直交するＺ方向で規定されるものであり、各光学部材の屈折率を考慮する際には、３次元的に主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚすべてを考慮したものである。
【００６９】
このような位相差板４２Ａ及び４２Ｂを組み合わせて用いることにより、黒表示状態の画面を斜め方向から観察した場合において、液晶層３でのリタデーションの発生を相殺することができる。
【００７０】
すなわち、図１４に示すように、画面を正面方向から観察した場合には、液晶分子３１もこの位相差板４２Ａ（または４２Ｂ）も、主屈折率の分布が等方的である（すなわち面内の主屈折率が等価（ｎｘ＝ｎｙ）である）ため、リタデーションは発生しない。一方で、画面を斜め方向から観察した場合には、発生する液晶分子３１のリタデーションとこの位相差板４２Ａ（または４２Ｂ）の発生するリタデーションとが直交する。つまり、液晶分子３１における主屈折率の分布はｎｘ、ｎｙ＜ｎｚとなり、液晶層においては厚み方向の主屈折率ｎｚの影響が支配的なリタデーションが発生する一方で、位相差板４２Ａ（または４２Ｂ）における主屈折率分布はｎｘ、ｎｙ＞ｎｚとなり、位相差板においては厚み方向に直交する面内方向の主屈折率ｎｘまたはｎｙの影響が支配的なリタデーションが発生する。
【００７１】
これら液晶層及び位相差板におけるリタデーション量の絶対値をほぼ等価とすることにより、互いのリタデーションを相殺することが可能である。これにより、液晶層３が有する厚み方向でのリタデーションをキャンセルさせて、液晶層３と位相差板４２Ａ及び４２Ｂとを複合してリタデーション量が実効的にゼロになる状態を形成し、斜め方向から観察したときであっても黒を表示することが可能となる。なお、ここではリタデーション量を便宜的に、Ｒｔｈ＝Δｎ×ｄとし、Δｎ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）と定義する。ここで、ｄは、液晶層や位相差板の厚みである。
【００７２】
このように、液晶層に比較的高電圧を印加して黒表示を行った場合、正面方向で発生する液晶層のリタデーションを「正面方向にリタデーションを有する位相差板」でキャンセルさせ、斜め方向で発生する液晶層のリタデーションを「厚み方向にリタデーションを有する位相差板」で相殺することがＯＣＢ液晶表示装置における広視野角化の基本的な考え方である。
【００７３】
ここで、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ａ及び４３Ｂは、光学的に負の一軸性を有する光学異方体例えばディスコチック液晶分子を位相差板の厚み方向にハイブリッド配列させたフィルムであってもかまわない。また、厚み方向にリタデーションを有する位相差板４２Ａ及び４２Ｂは、二軸性フィルムであってもかまわない。要するに、ディスコチック液晶分子をハイブリッド配列したフィルムや二軸性フィルムは、正面方向にも厚み方向にもリタデーションを有するフィルムと解釈できる。
【００７４】
また、厚み方向にリタデーションを有する位相差板４２Ａ及び４２Ｂとして、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムを用いても良い。この場合、位相差板４２Ａ及び４２Ｂ自体を偏光板４１Ａ及び４１Ｂのベースフィルムとして兼用することができ、光学補償素子の薄型化、低コスト化などに有効である。
【００７５】
これまでは、単一の波長で考えてきた。通常、輝度を重視するため、５５０ｎｍ付近の緑色波長での特性が最良になるようにリタデーションを調整してきた。しかしながら、液晶層も位相差板もそれぞれの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚが波長依存性を有している。
【００７６】
図１５は、液晶層、正面方向にリタデーションを有する位相差板、及び、厚み方向にリタデーションを有する位相差板のそれぞれのリタデーション量Δｎ・ｄの波長分散特性の一例を示したものである。ここでは、横軸を波長（ｎｍ）とし、縦軸を各波長の光に対するリタデーション量Δｎ・ｄを、所定波長の光すなわちλ＝５５０ｎｍの光に対するリタデーション量Δｎλ・ｄで規格化した値Δｎ／Δｎλとしており、値Δｎ／Δｎλの波長分散特性を示している。図中の実線Ｌ１は液晶層に対応し、一点鎖線Ｌ２は正面方向にリタデーションを有する位相差板に対応し、破線Ｌ３は厚み方向にリタデーションを有する位相差板に対応する。
【００７７】
このように、波長５５０ｎｍでは適切な光学補償が行われたとしても、波長が異なると適切な調整にならず、色づき課題が発生する。特に、厚み方向にリタデーションを有する位相差板では、５５０ｎｍより短波長側において、液晶層の波長分散特性と大きな違いがあるため、画面を斜め方向から観察した際の液晶層のリタデーションを十分にキャンセルできていない。このため、特に、液晶配向方向に対して直交する方向から斜めに画面を観察した際に、青み付きが認識されてしまう。なお、ここでは、厚み方向にリタデーションを有する位相差板として、ＴＡＣフィルムを用いた。
【００７８】
そこで、このような液晶層及び厚み方向にリタデーションを有する位相差板の波長分散特性の相違を補償するために、光学補償素子は、厚み方向にリタデーションを有する少なくとも２つの位相差板（すなわち第１位相差板及び第２位相差板）を備えている。以下、このような光学補償素子を備えたＯＣＢ型液晶表示装置の実施形態について説明する。
【００７９】
〔第４実施形態〕  
図１６に示すように、第４実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示装置は、液晶パネルＬＰのアレイ基板１側外面及び対向基板２側外面にそれぞれ光学補償素子４０Ａ及び４０Ｂを備えている。
【００８０】
アレイ基板１側の光学補償素子４０Ａは、偏光板４１Ａ、厚み方向にリタデーションを有する第１位相差板４２Ａ、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ａ、及び、厚み方向にリタデーションを有する第２位相差板４４Ａを有している。同様に、対向基板２側の光学補償素子４０Ｂは、偏光板４１Ｂ、厚み方向にリタデーションを有する第１位相差板４２Ｂ、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ｂ、及び、厚み方向にリタデーションを有する第２位相差板４４Ｂを有している。なお、液晶配向方向に対する偏光板の透過軸方向及び各種位相差板の光軸方向は、図１１及び図１２に示した例と同様である。
【００８１】
第１位相差板４２Ａ及び４２Ｂは、例えば先に説明した例と同様に、ＴＡＣフィルムである。このような第１位相差板４２Ａ及び４２Ｂは、図１５に示したような波長分散特性を有している。すなわち、所定波長（５５０ｎｍ）より短波長の光に対して、第１位相差板４２Ａ及び４２Ｂにおける規格化した値Δｎ／Δｎλは、液晶層３における規格化した値Δｎ／Δｎλよりも小さい。
【００８２】
この場合、第２位相差板４４Ａ及び４４Ｂとしては、液晶層３及び第１位相差板４２Ａ及び４２Ｂの波長分散特性の相違を補償するような波長分散特性を有するものが選択される。すなわち、所定波長（５５０ｎｍ）より短波長の光に対して、第２位相差板４４Ａ及び４４Ｂにおける規格化した値Δｎ／Δｎλが、液晶層３における規格化した値Δｎ／Δｎλよりも大きいことが要求される。つまり、このような第２位相差板は、第１位相差板の波長分散特性を相殺する効果がある。
【００８３】
このような第２位相差板４４Ａ及び４４Ｂとしては、その厚み方向の主屈折率ｎｚが相対的に小さく、面内の主屈折率ｎｘ及びｎｙが相対的に大きくなるよう（ｎｘ、ｎｙ＞ｎｚ）、負の一軸性を有する光学異方体例えばディスコチック液晶分子を厚み方向（法線方向）に配列した位相差板などが適用可能である。
【００８４】
図１７は、液晶層、第１位相差板、及び、第２位相差板のそれぞれのリタデーション量Δｎ・ｄの波長分散特性の一例を示したものである。ここでも図１５と同様に、各波長の光に対するリタデーション量Δｎ・ｄを、所定波長の光すなわちλ＝５５０ｎｍの光に対するリタデーション量Δｎλ・ｄで規格化しており、値Δｎ／Δｎλの波長分散特性を示している。図中の実線Ｌ１は液晶層に対応し、破線Ｌ３は第１位相差板に対応し、破線Ｌ４は第２位相差板に対応する。
【００８５】
図１７に示すように、所定波長より短波長側においては、第１位相差板の波長分散特性は液晶層の波長分散特性よりも小さく、また、第２位相差板の波長分散特性は液晶層の波長分散特性より大きい。換言すると、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの可視光波長範囲（あるいは所定波長５５０ｎｍより短波長側の波長範囲）における値Δｎ／Δｎλの最大値と最小値との差は、第１位相差板の方が液晶層より小さく、また、第２位相差板の方が液晶層より大きい。さらに別の言い方をすると、波長４００ｎｍから７００ｎｍまでの可視光波長範囲（あるいは所定波長５５０ｎｍより短波長側の波長範囲）における波長分散特性曲線の傾きは、第１位相差板の方が液晶層より小さく、また、第２位相差板の方が液晶層より大きい。
【００８６】
つまり、液晶層における値Δｎ／Δｎλの波長分散特性に対して小さな波長分散特性を有する第１位相差板と、液晶層における値Δｎ／Δｎλの波長分散特性に対して大きな波長分散特性を有する第２位相差板とを組み合わせ、第１位相差板及び第２位相差板の総合的な波長分散特性を液晶層の波長分散特性とほぼ等価とすることにより、画面を斜め方向から観察した時に液晶層に発生するリタデーションをキャンセルできるとともに液晶層におけるリタデーションの波長分散特性を補償することができる。
【００８７】
このため、画面を正面方向から観察したときのみならず、斜め方向から観察したときであっても、液晶パネルＬＰの透過率を十分に低減することができ、コントラストを向上することが可能となるとともに、色づきの少ない黒表示が可能となる。したがって、視野角特性及び表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００８８】
上述したような光学補償素子４０は、例えば偏光板、厚み方向にリタデーションを有する第１位相差板、及び、正面方向にリタデーションを有する位相差板が一体的に構成された光学素子に、液晶表示装置における全体的な波長分散特性を調整する機能を有した第２位相差板を付加することで製造可能である。例えば、光学補償素子４０は、光学素子の表面に、厚み方向にリタデーションを有する第２位相差板として機能する材料を塗布するか第２位相差板として機能するフィルムを貼り付けることで製造される。つまり、光学補償素子は、第２位相差板を最も液晶パネルＬＰ側に備えている。
【００８９】
なお、光学補償素子は、偏光板などとともに第２位相差板が一体的に構成された光学素子の表面に、第１位相差板を備えても良く、この場合、第１位相差板を最も液晶パネルＬＰ側に備えることになる。
【００９０】
このような製造方法により光学補償素子を製造することは、製造プロセスの簡素化、製造コストの低減化、さらには光学補償素子の低コスト化などをもたらし、製造プロセス上、極めて有効である。
【００９１】
また、第２位相差板（または第１位相差板）は、同一波長の光に対して第１位相差板（または第２位相差板）におけるリタデーション量と液晶層におけるリタデーション量との差とほぼ等しいリタデーション量を形成するような厚みを有することが望ましい。すなわち、リタデーション量は、上述したように、各光学部材の厚みｄに依存する。したがって、光学補償素子を構成する厚み方向にリタデーションを有する複数の位相差板について、それぞれの厚みの組み合わせで液晶層のリタデーション量をキャンセルするよう最適化する必要がある。
【００９２】
つまり、図１７に示した例のように、液晶層における値Δｎ／Δｎλの波長分散特性に対して、比較的差の小さい波長分散特性を有する第１位相差板の厚みは比較的薄く設定し、また、比較的差の大きい波長分散特性を有する第２位相差板の厚みは比較的厚く設定することが要求され、ここでは第２位相差板の厚みは第１位相差板の厚みの２倍以上とすることが望ましい。なお、この第４実施形態では、第１位相差板４２Ａ及び４２Ｂの厚みを１００μｍとしたのに対して、第２位相差板４４Ａ及び４４Ｂの厚みを第１位相差板の２倍に相当する２００μｍとすることが最適であった。
【００９３】
〔第５実施形態〕  
図１８に示すように、第５実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示装置は、第４実施形態と同様に、液晶パネルＬＰのアレイ基板１側外面及び対向基板２側外面にそれぞれ光学補償素子４０Ａ及び４０Ｂを備えている。なお、第４実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９４】
アレイ基板１側の光学補償素子４０Ａは、偏光板４１Ａ、第１位相差板４２Ａ、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ａ、及び、第２位相差板４４Ａを有している。一方、対向基板２側の光学補償素子４０Ｂは、偏光板４１Ｂ、第１位相差板４２Ｂ、及び、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ｂを有しており、第２位相差板に相当するものは備えていない。
【００９５】
既に説明したように、第２位相差板（または第１位相差板）は、同一波長の光に対して第１位相差板（または第２位相差板）におけるリタデーション量と液晶層におけるリタデーション量との差とほぼ等しいリタデーション量を形成するような厚みを有することが望ましい。
【００９６】
すなわち、光学補償素子を構成する厚み方向にリタデーションを有する複数の位相差板について、それぞれの厚みの組み合わせで液晶層のリタデーション量をキャンセルするよう最適化すればよい。つまり、液晶表示装置に備えられる２つの第１位相差板４２Ａ及び４２Ｂによる総合的な波長分散特性を１つの第２位相差板４４Ａによる波長分散特性で相殺し、その結果として残る波長分散特性が、液晶層３による波長分散特性とほぼ一致していれば良い。
【００９７】
この第５実施形態では、図１７に示したような波長分散特性を有する第１位相差板及び第２位相差板を適用した場合、第１位相差板４２Ａ及び４２Ｂの厚みを１００μｍとしたのに対して、第２位相差板４４Ａの厚みを第１位相差板の４倍に相当する４００μｍとすることが最適であった。
【００９８】
このような第５実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果が得られるのはもちろんのこと、これに加えて、一方の光学補償素子のみに第２位相差板を設ければ良く、光学部材の数を減らすことができ、コスト削減が可能となる。
【００９９】
〔第６実施形態〕  
図１９に示すように、第６実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示装置は、第４実施形態と同様に、液晶パネルＬＰのアレイ基板１側外面及び対向基板２側外面にそれぞれ光学補償素子４０Ａ及び４０Ｂを備えている。なお、第４実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１００】
アレイ基板１側の光学補償素子４０Ａは、偏光板４１Ａ、第１位相差板４２Ａ、及び、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ａを有している。一方、対向基板２側の光学補償素子４０Ｂは、偏光板４１Ｂ、第２位相差板４４Ｂ、及び、正面方向にリタデーションを有する位相差板４３Ｂを有している。
【０１０１】
この第６実施形態では、図１７に示したような波長分散特性を有する第１位相差板及び第２位相差板を適用した場合、第１位相差板４２Ａの厚みを２００μｍとしたのに対して、第２位相差板４４Ｂの厚みを第１位相差板の２倍に相当する４００μｍとすることが最適であった。
【０１０２】
このような第６実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果が得られるのはもちろんのこと、これに加えて、一方の光学補償素子のみに第１位相差板及び第２位相差板を設ければ良く、光学部材の数をさらに減らすことができ、コスト削減が可能となる。
【０１０３】
これら第４乃至第６実施形態で説明したように、第１位相差板及び第２位相差板として機能するそれぞれの光学部材は、液晶表示装置を構成する上で光学補償素子に少なくとも１つずつ備えられていれば良い。つまり、第１位相差板として機能する光学部材は、アレイ基板１側の光学補償素子４０Ａ及び対向基板側の光学補償素子４０Ｂの少なくとも一方に含まれていれば良い。同様に、第２位相差板として機能する光学部材は、アレイ基板１側の光学補償素子４０Ａ及び対向基板側の光学補償素子４０Ｂの少なくとも一方に含まれていれば良い。そして、これら各光学部材の厚みの組み合わせを最適化することにより、広視野角で良好な表示品位を実現できることは既に説明した通りである。
【０１０４】
〔第７実施形態〕  
上述した実施の形態では、色づきの課題に対して厚み方向にリタデーションを有する複数の位相差板を組み合わせることで対処してきたが、各色画素の有する液晶層の厚みが異なる色間で互いに異なるマルチギャップ構造を採用しても良い。
【０１０５】
例えば、図２０に示すような液晶パネルＬＰは、マルチギャップ構造を成している例である。すなわち、液晶パネルＬＰは、複数色の色画素として、赤画素ＰＸ（Ｒ）、緑画素ＰＸ（Ｇ）、及び、青画素ＰＸ（Ｂ）を有している。緑画素ＰＸ（Ｇ）は、対向基板２に所定の厚みを有する緑色カラーフィルタＣＦ（Ｇ）を備えている。これに対して、赤画素ＰＸ（Ｒ）は、対向基板２に緑色カラーフィルタＣＦ（Ｇ）より薄い赤色カラーフィルタＣＦ（Ｒ）を備えている。また、青画素ＰＸ（Ｂ）は、対向基板２に緑色カラーフィルタＣＦ（Ｇ）より厚い青色カラーフィルタＣＦ（Ｂ）を備えている。
【０１０６】
これにより、アレイ基板１と対向基板２とを平行に貼り合わせた際に、緑画素ＰＸ（Ｇ）に所定ギャップが形成される一方で、赤画素ＰＸ（Ｒ）に緑画素ＰＸ（Ｇ）より大きいギャップが形成されるとともに、青画素ＰＸ（Ｂ）に緑画素ＰＸ（Ｇ）より小さいギャップが形成される。つまり、赤画素ＰＸ（Ｒ）の有する液晶層３の厚みは緑画素ＰＸ（Ｇ）の有する液晶層３の厚みより大きく、また、青画素ＰＸ（Ｂ）の有する液晶層３の厚みは緑画素ＰＸ（Ｇ）の有する液晶層３の厚みより小さいマルチギャップ構造が形成される。
【０１０７】
このように、各色画素における液晶層３の厚みを調整することで、液晶層３による実効的なリタデーション量Ｒｔｈを調整することができ、色づきを低減することができる。
【０１０８】
例えば、図１１に示したような光学補償素子４０Ａ及び４０Ｂとマルチギャップ構造の液晶パネルＬＰとを組み合わせた場合、各色画素での液晶層３、及び、厚み方向にリタデーションを有する位相差板４２Ａ及び４２Ｂのそれぞれによるリタデーション量Δｎ・ｄの波長分散特性は、例えば図２１に示すようになる。ここでも図１５と同様に、各波長の光に対するリタデーション量Δｎ・ｄを、所定波長の光すなわちλ＝５５０ｎｍの光に対するリタデーション量Δｎλ・ｄで規格化しており、値Δｎ／Δｎλの波長分散特性を示している。図中の実線Ｌ１は液晶層に対応し、破線Ｌ３は厚み方向にリタデーションを有する位相差板に対応する。
【０１０９】
なお、ここで適用した液晶パネルＬＰでは、緑画素ＰＸ（Ｇ）の液晶層３の厚みに対して、青画素ＰＸ（Ｂ）の液晶層３の厚みを０．３μｍ薄く形成し、赤画素ＰＸ（Ｒ）の液晶層３の厚みを０．０５μｍ厚く形成した。
【０１１０】
図２１に示すように、マルチギャップ構造を採用したことにより、各色画素の液晶層による波長分散特性は、特にそれぞれの色の中心波長（４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍ）付近で十分に補償されている。
【０１１１】
したがって、既に説明した第４乃至第６実施形態における各光学補償素子と、ここで説明したマルチギャップ構造の液晶パネルＬＰとを組み合わせることにより、さらに広視野角で良好な表示品位を実現できる。つまり、上述した第４乃至第６実施形態による構成であっても、完全な光学補償はできないが、特性の微調整にマルチギャップ構造を採用することは有効である。
【０１１２】
すなわち、第１位相差板及び第２位相差板として最適な材料としては、大きな選択肢がないため、これらの位相差板で微調整することは困難である。第４実施形態で説明したような光学補償素子とマルチギャップ構造の液晶パネルＬＰとを組み合わせる場合、緑画素ＰＸ（Ｇ）の液晶層３の厚みに対して青画素ＰＸ（Ｂ）の液晶層３の厚みを０．１μｍ薄く形成し、赤画素ＰＸ（Ｒ）の液晶層３の厚みを緑画素ＰＸ（Ｇ）と同等の厚さとするのが良かった。この条件では、色純度の悪化もなく良好な表示品位が得られた。
【０１１３】
なお、厚み方向にリタデーションを有する第１位相差板及び第２位相差板は、ＰＣ（ポリカーボネート）フィルムなどの負の一軸性フィルムであっても良いし、負の一軸性を有する光学異方体（例えばディスコチック液晶分子）を厚み方向に配列したフィルムであっても良いし、さらには、偏光板の透過軸方向に位相差を持たせたフィルムと兼用した二軸性フィルムであっても良い。
【０１１４】
〔第８実施形態〕  
第８の実施の形態に係る液晶表示装置では、第１乃至第７の実施の形態で示したＯＣＢ液晶表示素子の表示特性に応じて印加電圧を補正する機能を備えている。従って、第１乃至第７の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付して参照し、その詳細の説明は省略する。
【０１１５】
図２２は本実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。  
液晶表示装置は、上述の各機能に加えてコントローラ回路５を備えている。コントローラ回路５には、表示電圧印加器１７が設けられている。表示電圧印加器１７は、所定の信号電圧変換テーブルに基づいて映像信号を、映像を表示するための印加電圧に変換して液晶画素ＰＸに印加する。
【０１１６】
図２３は、信号電圧変換テーブルを説明するためのグラフである。横軸は表示電圧印加器１７へ入力される映像信号の振幅を示しており、縦軸はＯＣＢ液晶表示素子に印加すべき印加電圧を示している。信号電圧変換テーブルは、青色、赤色および緑色ごとにテーブルが設けられている。図２３においては、赤色の信号電圧変換テーブルを例に挙げて説明する。
【０１１７】
信号電圧変換テーブルには、曲線Ｓ１によって表される映像信号の振幅と印加電圧との間の関係が記録されている。曲線Ｓ１においては、映像信号の振幅が零のときに印加電圧が値Ｖ１となっている。曲線Ｓ１においては、映像信号の振幅が増加するに従って印加電圧の値が減少するようになっており、映像信号の所定の振幅値Ｐ１において印加電圧の値Ｖ１よりも低い値Ｖ３まで減少する。
【０１１８】
液晶表示装置には、記憶素子１５が設けられている。記憶素子１５は、ＥＰ−ＲＯＭによって構成されており、液晶画素ＰＸによって表示される映像の輝度と液晶画素ＰＸに印加される印加電圧との間の関係を示す輝度電圧特性データが格納されている。
【０１１９】
図２４は、記憶素子１５に格納された輝度電圧特性データを示すグラフである。横軸は液晶画素ＰＸに印加される印加電圧を表しており、縦軸は液晶画素ＰＸによって表示される映像の輝度を表している。この輝度電圧特性データは、青色ガンマ特性７と赤色ガンマ特性８と緑色ガンマ特性９とを含んでいる。
【０１２０】
液晶画素ＰＸによって表示される映像の輝度が極小値となる印加電圧の値は、青色ガンマ特性７、赤色ガンマ特性８および緑色ガンマ特性９ごとに異なっている。図２４に示す例では、青色ガンマ特性７においては、輝度が極小値となる印加電圧の値ＶＨ(青)は約６．０ボルトになっている。赤色ガンマ特性８および緑色ガンマ特性９においては、輝度が極小値となる印加電圧の値ＶＨ(赤)およびＶＨ(緑)はそれぞれ約６．５ボルトになっている。赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の画素の黒レベルの表示を行うための黒レベル表示電圧値は、輝度が極小値となる印加電圧の値ＶＨ(赤)、ＶＨ(緑) およびＶＨ（青）に設定されている。従って、赤（Ｒ）および緑（Ｇ）の画素は約６．５ボルトの印加電圧を印加すると黒レベルを表示し、青（Ｂ）の画素は約６．０ボルトの印加電圧を印加すると黒レベルを表示する。
【０１２１】
液晶表示装置は、テーブル補正器１６を備えている。テーブル補正器１６は、記憶素子１５に格納された輝度電圧特性データに基づいて、表示電圧印加器１７に設けられた信号電圧変換テーブルを補正する。  
このように構成された液晶表示装置においては、まず、液晶表示装置に設けられた図示しない電源がオンになると、テーブル補正器１６は、記憶素子１５に格納された輝度電圧特性データを記憶素子１５から読み出し、読み出した輝度電圧特性データに基づいて、表示電圧印加器１７に設けられた信号電圧変換テーブルを補正する。
【０１２２】
例えば、テーブル補正器１６は、図２３に示すように、曲線Ｓ１を曲線Ｓ２に変更するように信号電圧変換テーブルを補正する。曲線Ｓ２においては、映像信号の振幅が零のときに印加電圧が値Ｖ１よりも低い値Ｖ２となっている。曲線Ｓ２は、曲線Ｓ１と同様に、映像信号の振幅が増加するに従って印加電圧の値が減少するようになっており、映像信号の所定の振幅値Ｐ１において印加電圧の値Ｖ１および値Ｖ２よりも低い値Ｖ３まで減少する。
【０１２３】
このように、テーブル補正器１６は、印加電圧の値を圧縮して曲線Ｓ１にオフセットをかけるように信号電圧変換テーブルを補正する。  
そして、表示電圧印加器１７は、映像信号および同期信号を受け取る。次に、表示電圧印加器１７は、テーブル補正器１６によって補正された信号電圧変換テーブルに基づいて映像信号を印加電圧に変換する。その後、表示電圧印加器１７は、ソースドライバＸＤ、ゲートドライバＹＤおよび駆動電圧発生回路４を介して、変換した印加電圧を液晶画素ＰＸに印加する。
【０１２４】
以上のように本実施の形態によれば、液晶画素ＰＸによって表示される映像の輝度と液晶画素ＰＸに印加される印加電圧との間の関係を示す輝度電圧特性データが記憶素子１５に格納されており、記憶素子１５に格納された輝度電圧特性データに基づいて補正された信号電圧変換テーブルに従って映像信号から変換された印加電圧が液晶画素ＰＸに印加される。このため、映像信号を印加電圧に変換するための信号電圧変換テーブルを、液晶表示装置のＬＣＤパネル上に配置されたＯＣＢ液晶表示素子の表示特性に応じて補正することができる。その結果、液晶表示装置ごとに最適なコントラスト値を得ることができる。
【０１２５】
なお、本実施の形態に係る液晶表示装置における記憶素子１５は、液晶表示装置の周囲の温度の変化に応じて輝度電圧特性データを書き換え自在に設けてもよい。このように記憶素子１５を構成すると、液晶表示装置の周囲の温度が変化したときに、輝度電圧特性データに含まれる青色ガンマ特性７と赤色ガンマ特性８と緑色ガンマ特性９との少なくとも１つを書き換えることができる。このため、液晶表示装置の液晶画素ＰＸによって表示される映像において、例えば、高温におけるコントラストの低下を防止することができる。
【０１２６】
なお、記憶素子１５に格納された輝度電圧特性データが青色ガンマ特性７と赤色ガンマ特性８と緑色ガンマ特性９とを含んでいる例を示したが、本発明はこれに限定されない。各ガンマ特性のうち、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の画素の黒レベル表示電圧値のみを輝度電圧特性データとして記憶素子１５に格納するようにしてもよい。
【０１２７】
本実施例では、ガンマテーブルを補正する手法を述べたが、本発明はこれに限るものではない。本発明の骨子は、それぞれの液晶モジュールに応じて最適なコントラストを得るために必要なデータを液晶モジュール内に有することが特徴である。ガンマテーブル自体を液晶モジュール内に持たせてもかまわない。また輝度データに最も影響する緑のデータに代表させてもかまわない。
【０１２８】
図９は、各実施形態において得られる効果を説明する図である。図９は、ｕ’ｖ’をパラメータとする色座標の一部を表している。従来のカラーフィルタを用いたＯＣＢ液晶素子では、黒表示の座標値が青い領域に属していた。従って、黒表示に青味付けがなされていた。一方、第１及び第２の実施形態に係る発明を適用したＯＣＢ液晶素子ではこの状態が改善され、黒表示の座標値が色味付けの無い領域である、色温度に換算して１１，０００Ｋの位置に属している。また、ｖ’は０．４以上となっているため青味付けが問題とならない程度に改善されている。さらに、ｖ’は０．４３以上となっているため品位の高い表示が得られている。
【０１２９】
なお、上述の各実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例として説明した。しかし、本発明はこの実施例に限定されず反射型の液晶表示装置についても適用することが可能である。即ち、図２５に示すように偏光板を片側（視認側）に配置した構成の液晶表示装置についても適用することができる。
【０１３０】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。
【図３】図２に示すカラーフィルタの赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）着色層と画素との関係を示す図である。
【図４】図２に示すカラーフィルタのコントラスト測定方法を説明する図である。
【図５】従来の一般的なカラーフィルタのコントラスト特性を示す図である。
【図６】図２に示すカラーフィルタのコントラスト特性を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置に設けられる液晶表示パネルの断面構造を単純化して示す図である。
【図８】図７に示すカラーフィルタに設けられる光漏れ領域のレイアウト例を示す図である。
【図９】各実施形態において得られる効果を説明する図である。
【図１０】この発明の一実施の形態としてのＯＣＢ型液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１１】ＯＣＢ型液晶表示装置に適用される光学補償素子の構成を概略的に示す図である。
【図１２】光学補償素子を構成する各光学部材の光軸方向と液晶配向方向との関係を示す図である。
【図１３】画面を斜め方向から観察した時に液晶層に発生するリタデーションを説明するための図である。
【図１４】液晶層に発生するリタデーションの光学的補償を説明するための図である。
【図１５】図１１に示した構成の液晶表示装置における各光学部材によるリタデーション量Δｎ・ｄの波長分散特性の一例を示した図である。
【図１６】第４実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１７】図１６に示した構成の液晶表示装置における各光学部材によるリタデーション量Δｎ・ｄの波長分散特性の一例を示したものである。
【図１８】第５実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１９】第６実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２０】第７実施形態に係るＯＣＢ型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２１】図２０に示した構成の液晶表示装置における各光学部材によるリタデーション量Δｎ・ｄの波長分散特性の一例を示した図である。
【図２２】本実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図２３】本実施の形態に係る液晶表示装置の表示電圧印加器に設けられた信号電圧変換テーブルを説明するためのグラフ。
【図２４】本実施の形態に係る液晶表示装置に設けられた記憶素子に格納された輝度電圧特性データを示すグラフ。
【図２５】透過型液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、ＢＬ…バックライト、ＣＦ（Ｒ）…赤着色層、ＣＦ（Ｇ）…緑着色層、ＣＦ（Ｂ）…青着色層、ＤＰ…液晶表示パネル、ＰＥ…画素電極、ＰＸ…液晶画素、ＰＸ(R)…赤画素、ＰＸ(G)…緑画素、ＰＸ(B)…青画素、Ｙ…ゲート線、Ｘ…ソース線、ＹＤ…ゲートドライバ、ＸＤ…ソースドライバ。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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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