(57)【要約】【課題】表示画像の彩度および明度を制御可能であり、低消費電力化が可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、表示領域を有したアレイ基板と、表示領域を有し、アレイ基板に隙間をおいて対向配置され、アレイ基板に対して反対側に表示面を含む対向基板と、アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、複数の単位画素１１と、制御部と、を備えている。複数の単位画素１１は、アレイ基板および対向基板間の表示領域に設けられ、互いに色相の異なる複数の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂをそれぞれ有している。各色相の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、第１画素部１３およびこの第１画素部より彩度の低い第２画素部１４をそれぞれ含んでいる。制御部は、各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの第１画素部１３および第２画素部１４を選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御する。【選択図】      図３
2007047279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域を有した第１基板と、
前記表示領域を有し、前記第１基板に隙間をおいて対向配置され、前記第１基板に対して反対側に表示面を含む第２基板と、
前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板間の表示領域に設けられ、互いに色相の異なる複数の画素部をそれぞれ有した複数の単位画素であって、各色相の画素部は第１画素部およびこの第１画素部より彩度の低い第２画素部をそれぞれ含んでいる複数の単位画素と、
前記各画素部の第１画素部および第２画素部を選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１画素部および第２画素部はそれぞれ着色層を備え、
前記第１画素部の着色層の顔料濃度および第２画素部の着色層の顔料濃度は互いに異な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３】
前記複数の単位画素はマトリクス状に配置されているとともにこれら単位画素の第１画素部および第２画素部は行方向に並んで形成され、
前記複数の単位画素の第１画素部および第２画素部は列方向に交互に並んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１基板の外面に対向配置され、光を放出するバックライトユニットを備え、
前記制御部は、前記画素部の第２画素部を駆動する場合に、前記バックライトユニットから放出される光の輝度を低くするとともに、前記画素部の第２画素部を駆動しない場合に、前記バックライトユニットから放出される光の輝度を高くする輝度調整部をさらに備えてい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】
表示領域を有した第１基板と、
前記表示領域を有し、前記第１基板に隙間をおいて対向配置され、前記第１基板に対して反対側に表示面を含む第２基板と、
前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板間の表示領域に設けられ、無彩色の画素部および互いに色相の異なる複数の画素部をそれぞれ有した複数の単位画素と、
前記各単位画素の無彩色の画素部を選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記各単位画素の各画素部は互いに色の異なる着色層を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記無彩色の画素部の着色層は透明材料で形成されているとともに他の表示色の画素部の着色層と同様の断面構造であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数の単位画素はマトリクス状に配置されているとともにこれら単位画素の複数の画素部は行方向に並んで形成され、
列方向に隣接する２つの前記単位画素において、無彩色の画素部は互いに行方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１基板の外面に対向配置され、光を放出するバックライトユニットを備え、
前記制御部は、前記無彩色の画素部を駆動する場合に前記バックライトユニットから放出される光の輝度を低くするとともに、前記無彩色の画素部を駆動しない場合に前記バックライトユニットから放出される光の輝度を高くする輝度調整部をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１基板は、
前記表示領域を有した基板と、
前記基板の表示領域に形成された複数の配線と、
前記複数の配線に接続された複数のスイッチング素子と、
前記複数の配線及び複数のスイッチング素子上に設けられ、前記着色層を含む前記カラーフィルタと、
前記第１基板および第２基板間の隙間を保持した複数のスペーサと、をさらに備えていることを特徴とする請求項２または６に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１基板は、前記基板の表示領域の周縁部に形成された遮光部をさらに備え、
前記遮光部およびスペーサは、同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、これら両基板の基板間に狭持された液晶層と、アレイ基板および対向基板のいずれか一方に形成されたカラーフィルタと、を有している。カラーフィルタは、赤色、緑色、青色の着色層で構成されている。アレイ基板および対向基板の間には、スペーサとして、例えば粒径の均一なプラスティックビーズが配置され、この２枚の基板間の隙間を一定に保持している。アレイ基板および対向基板は、両基板の周縁部に配設されたシール材により接合されている。液晶表示装置の表示方式としては、例えばＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式、ＧＨ（Guest-Host）方式、あるいはＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式や強誘電性液晶を用いた方式等が用いられている。
【０００３】
カラー表示型アクティブマトリクス駆動液晶表示装置では、アレイ基板上に複数の信号線および複数の走査線がマトリクス状に配設され、これら信号線および走査線の各交差部近傍には、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を半導体層とした薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）が配設されている。各ＴＦＴは基板上に形成された画素電極と接続されている。画素電極を含み基板上には配向膜が成膜されている。
【０００４】
対向基板において、基板上にカラーフィルタ、対向電極、および配向膜が順次形成されている。アレイ基板および対向基板の周縁部には、アレイ基板から対向基板に電圧を印加するための電極転移材が設けられている。電極転移材は、銀ペースト等の導電材料で構成され、アレイ基板および対向基板を電気的に接続している。アレイ基板および対向基板の間に液晶層が形成され、これら両基板の外面に偏光板がそれぞれ配設され、液晶表示装置が構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、近年、上述したように対向基板上にカラーフィルタを設けた液晶表示装置の他、アレイ基板上にカラーフィルタを設けた液晶表示装置が種々開発され、カラーフィルタをアレイ基板上に形成するＣＯＡ（color filter on array）構造とすることにより高い開口率を得る構成や、フォトリソグラフィ技術により柱状スペーサをアレイ基板および対向基板の少なくとも一方の基板上に形成し、均一な基板間距離を保持した構成等の液晶表示装置が開発されている。  
【特許文献１】特開平１１−２５８６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶表示装置は、薄型／軽量を武器にノートＰＣのような持ち運びタイプのデバイスに多用されているが、近年、ノートＰＣにおいてもＴＶ等の高画質表示を行う機会が増え、高い彩度および高い明度といった表示特性に優れた画像表示が要求されるようになってきている。彩度を高めるには、カラーフィルタの色濃度を高めれば良いが、色濃度を高めると透過率の低下を招く問題がある。このため、明るさの確保のためにバックライト輝度を上げなければならず、消費電力は増加する。ノートＰＣのようなバッテリー駆動型デバイスにとっては消費電力の増加は致命的であるため、表示特性に優れた画像表示と低消費電力化とを両立させる新規技術の開発が待ち望まれている。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、表示画像の彩度および明度を制御可能であり、低消費電力化が可能な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、表示領域を有した第１基板と、前記表示領域を有し、前記第１基板に隙間をおいて対向配置され、前記第１基板に対して反対側に表示面を含む第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、前記第１基板および第２基板間の表示領域に設けられ、互いに色相の異なる複数の画素部をそれぞれ有した複数の単位画素であって、各色相の画素部は第１画素部およびこの第１画素部より彩度の低い第２画素部をそれぞれ含んでいる複数の単位画素と、前記各画素部の第１画素部および第２画素部を選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御する制御部と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、表示領域を有した第１基板と、前記表示領域を有し、前記第１基板に隙間をおいて対向配置され、前記第１基板に対して反対側に表示面を含む第２基板と、前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、前記第１基板および第２基板間の表示領域に設けられ、無彩色の画素部および互いに色相の異なる複数の画素部をそれぞれ有した複数の単位画素と、前記各単位画素の無彩色の画素部を選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御する制御部と、を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、表示画像の彩度および明度を制御可能であり、低消費電力化が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。  
図１ないし図４に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１、バックライトユニット２、および制御部３を有している。液晶表示パネル１は、アレイ基板１０、対向基板３０、液晶層４０、カラーフィルタ５０、第１偏光板６０、および第２偏光板７０を有している。アレイ基板１０および対向基板３０は表示領域Ｒを有している。
【００１１】
アレイ基板１０および対向基板３０間の表示領域Ｒには、マトリクス状に配置された複数の単位画素１１を有している。各単位画素１１は行方向に並んだ複数の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを有している。各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは行方向に並んだ第１画素部１３および第２画素部１４に分割されている。複数の単位画素１１の第１画素部１３および第２画素部１４は、行方向と直行する列方向に交互に並んで配置されている。この実施の形態において、ＸＧＡ（eXtended Graphics Array）のアレイ基板１０について説明する。
【００１２】
アレイ基板１０は、透明な絶縁基板としてガラス基板１５を有している。表示領域Ｒにおいて、ガラス基板１５上には、複数の信号線１６、および複数の走査線１７がマトリクス状に設けられている。信号線１６は列方向に延在し、走査線１７は行方向に延在している。隣接する２本の信号線１６および隣接する２本の走査線１７は第１画素部１３または第２画素部１４を区画している。また、ガラス基板１５上には、走査線１７に平行な配線１８が設けられている。
【００１３】
信号線１６と走査線１７の各交差部近傍にスイッチング素子として、例えばＴＦＴ１９が設けられている。ＴＦＴ１９は、第１画素部１３および第２画素部１４に設けられている。図示しないが、ＴＦＴ１９は、走査線１７の一部を延在したゲート電極、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向した半導体膜、この半導体膜の一方の領域に接続されたソース電極および他方の領域に接続されたドレイン電極を有している。この実施の形態において、半導体膜はポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）で形成されている。ソース電極は信号線１６に接続され、ドレイン電極は後述する画素電極２１に接続されている。
【００１４】
ガラス基板１５上には、駆動切替え手段としてのスイッチＳＷ１ないしＳＷ６等の複数のスイッチが設けられている。スイッチＳＷ１ないしＳＷ３は、各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの第１画素部１３に接続されている信号線１６およびその第２画素部１４に接続されている信号線１６に接続されて設けられている。
【００１５】
スイッチＳＷ４ないしＳＷ６は配線１８に設けられている。スイッチＳＷ１ないしＳＷ６等のスイッチにより、第１画素部１３および第２画素部１４の駆動を切替えることができる。なお、第１画素部１３および第２画素部１４の駆動の切替えは上記スイッチング構成に限定されるものではなく、同様の効果が得られるその他のスイッチング構成を適用することもできる。
【００１６】
ガラス基板１５上には、複数の画素電極２１がマトリクス状に形成されている。画素電極２１は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電膜により形成されている。画素電極２１は、第１画素部１３および第２画素部１４に設けられている。画素電極２１に重ねてガラス基板１５のほぼ全面には配向膜２２が形成されている。
【００１７】
対向基板３０は、透明な絶縁基板としてガラス基板３１を有している。表示領域Ｒにおいて、ガラス基板３１上には、信号線１６および走査線１７に重なった遮光部３２が形成されている。表示領域Ｒの外側において、ガラス基板３１上には矩形枠状の周辺遮光部３３が形成されている。この周辺遮光部３３は、表示領域Ｒの周縁部全周に沿って形成され、表示領域Ｒ外側から漏れる光の遮光に寄与している。遮光部３２および周辺遮光部３３は、マトリクス状の複数の開口部３４を形成している。この実施の形態において、各開口部３４のサイズは５０μｍ×３００μｍである。
【００１８】
ガラス基板３１、遮光部３２、および周辺遮光部３３上には、赤色の着色層Ｒａ、赤色の着色層Ｒｂ、緑色の着色層Ｇａ、緑色の着色層Ｇｂ、青色の着色層Ｂａ、および青色の着色層Ｂｂが互いに隣接し、交互に並んで配設されている。着色層Ｒａ、Ｒｂは赤色の画素部１２Ｒを形成し、着色層Ｒａは第１画素部１３を、着色層Ｒｂは第２画素部１４をそれぞれ形成している。着色層Ｇａ、Ｇｂは緑色の画素部１２Ｇを形成し、着色層Ｇａは第１画素部１３を、着色層Ｇｂは第２画素部１４をそれぞれ形成している。着色層Ｂａ、Ｂｂは青色の画素部１２Ｂを形成し、着色層Ｂａは第１画素部１３を、着色層Ｂｂは第２画素部１４をそれぞれ形成している。これらの着色層はカラーフィルタ５０を形成している。これらの着色層の周縁部は遮光部３２および周辺遮光部３３に重なっている。
【００１９】
着色層Ｒａおよび着色層Ｒｂは同一の色相であるが、着色層Ｒａは着色層Ｒｂより彩度が高い。着色層Ｇａおよび着色層Ｇｂは同一の色相であるが、着色層Ｇａは着色層Ｇｂより彩度が高い。着色層Ｂａおよび着色層Ｂｂは同一の色相であるが、着色層Ｂａは着色層Ｂｂより彩度が高い。なお、上記した単位画素１１は、着色層Ｒａ、着色層Ｒｂ、着色層Ｇａ、着色層Ｇｂ、着色層Ｂａ、着色層Ｂｂをそれぞれ有している。
【００２０】
着色層Ｒａ、Ｒｂ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｂａ、Ｂｂ上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜により対向電極３５が形成されている。全てを図示しないが、対向電極３５上にはスペーサとしての柱状スペーサ２０が所定の密度で複数本形成されている。対向電極３５上には配向膜３６が形成されている。対向基板３０側には、アレイ基板１０に対して反対側に表示面Ｓ１を含む。
【００２１】
アレイ基板１０および対向基板３０は、柱状スペーサ２０により所定の隙間を置いて対向配置されている。この実施の形態において、柱状スペーサ２０はＴＦＴ１９に重なるように形成されている。
【００２２】
アレイ基板１０および対向基板３０は、両基板の周縁部に配設されたシール材３７により互いに接合されている。液晶層４０は、アレイ基板１０および対向基板３０の間に狭持されている。シール材３７の一部に形成された液晶注入口３８は、封止材３９により封止されている。アレイ基板１０の外面上には第１偏光板６０が配置されている。対向基板３０の外面上には第２偏光板７０が配置されている。このため、この実施の形態では、第２偏光板７０が表示面Ｓ１を含む。
【００２３】
バックライトユニット２は、アレイ基板１０の外面側に配置されている。このバックライトユニット２は、第１偏光板６０に対向配置された導光板２ａと、この導光板の一側縁に対向配置された光源２ｂおよび反射板２ｃと、を有している。導光板２ａは、第１偏光板６０と対向した光放出面Ｓ２を有している。
【００２４】
制御部３は、各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの第１画素部１３および第２画素部１４を選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御する。制御部３は輝度調整部３ａを有している。輝度調整部３ａは、バックライトユニット２用インバータ電圧を制御し、各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの第２画素部１４を駆動する場合にバックライトユニット２から放出される光の輝度を低くするとともに、各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの第２画素部１４を駆動しない場合にバックライトユニットから放出される光の輝度を高くするように制御する。
【００２５】
次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。  
まず、用意したガラス基板１５上に、成膜およびパターニングを繰り返す等、通常の製造工程により、信号線１６、走査線１７、配線１８、ＴＦＴ１９およびスイッチＳＷ１ないしＳＷ６等を形成する。続いて、ガラス基板１５上に、ＩＴＯを、例えばスパッタリング法により堆積させる。堆積されたＩＴＯをパターニングし、信号線１６および走査線１７で囲まれた領域に画素電極２１をそれぞれ形成する。次いで、表示領域Ｒを含むガラス基板１５全面に、配向膜材料を８００Åの膜厚に塗布することにより配向膜２２を形成する。配向膜２２には所定の配向処理（ラビング）を施す。
【００２６】
一方、対向基板３０の製造方法においては、まず、ガラス基板３１を用意する。次いで、ガラス基板３１上に、遮光部３２および周辺遮光部３３を形成する。続いて、スピンナを用い、着色層材料として、例えば赤色の顔料を１０ｗｔ％分散させたネガ型の紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト（以下、第１赤色レジストと称する）をガラス基板３１上全面に塗布する。
【００２７】
次いで、所定のフォトマスクを用い、第１赤色レジストにパターニングを露光する。露光する際、第１赤色レジストには、波長を３６５ｎｍ、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２として紫外線を照射する。ここで用いたフォトマスクは、赤色に着色したい個所に紫外線が照射されるようなパターンを有している。次に、露光された第１赤色レジストをＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像する。このように、フォトエッチング法を用い、膜厚３．０μｍの赤色の着色層Ｒａを形成する。
【００２８】
続いて、スピンナを用い、着色層材料として、例えば赤色の顔料を２ｗｔ％分散させたネガ型の紫外線硬化型アクリル樹脂レジスト（以下、第２赤色レジストと称する）をガラス基板３１上全面に塗布する。その後、第２赤色レジストにパターニングを露光し、露光された第２赤色レジストを現像する。その際、着色層Ｒａと同様、フォトエッチング法を用い、膜厚３．０μｍの赤色の着色層Ｒｂを形成する。これにより、着色層Ｒａと、この着色層Ｒａより赤色の顔料濃度の低い着色層Ｒｂと、が形成される。
【００２９】
その後、着色層Ｒａ、Ｒｂと同様、フォトエッチング法を用い、互いに顔料濃度の異なる膜厚３．０μｍの緑色の着色層Ｇａ、Ｇｂ、および膜厚３．０μｍの青色の着色層Ｂａ、Ｂｂを、それぞれ互いに隣接して順に形成する。これにより、着色層Ｇａと、この着色層Ｇａより緑色の顔料濃度の低い着色層Ｇｂと、が形成される。また、着色層Ｂａと、この着色層Ｂａより青色の顔料濃度の低い着色層Ｂｂと、が形成される。
【００３０】
続いて、着色層Ｒａ、Ｒｂ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｂａ、Ｂｂを含むガラス基板３１上全面に、透明な導電材料としてのＩＴＯをスパッタリング法により膜厚１５００Åに堆積し、対向電極３５を形成する。対向電極３５を形成した後、ガラス基板３１上にアクリル性透明樹脂を塗布する。次いで、フォトリソグラフィ法を用い、このアクリル性透明樹脂から複数本の柱状スペーサ２０を形成する。次に、表示領域Ｒを含むガラス基板３１上全面に配向膜材料を８００Åの膜厚に塗布することにより配向膜３６を形成する。配向膜３６には所定の配向処理（ラビング）を施す。
【００３１】
次いで、配向膜３６の周縁に沿って、例えば熱硬化型のシール材３７を印刷した後、このシール材付近に電極転移材を形成する。続いて、配向膜２２および配向膜３６が対向するよう、アレイ基板１０および対向基板３０を複数本の柱状スペーサ２０により所定の隙間を保持して対応配置し、アレイ基板および対向基板の周縁部同士をシール材３７により貼り合せる。その後、シール材３７を加熱して硬化させ、アレイ基板１０および対向基板３０を固定する。
【００３２】
続いて、シール材３７の一部に形成された液晶注入口３８から、誘電異方性が正である液晶を注入する。その後、液晶注入口３８を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材３９により封止する。これにより、アレイ基板１０および対向基板３０間に液晶が封入され液晶層４０が形成される。次いで、アレイ基板１０の外面に第１偏光板６０を対向基板３０の外面に第２偏光板７０をそれぞれ配置する。そして、液晶表示パネル１にバックライトユニット２および制御部３等を取付けることにより液晶表示装置が完成する。
【００３３】
図３に示すように、制御部３の制御の元、第１画素部１３および第２画素部１４を駆動してバックライト光が着色層Ｒａ、Ｒｂ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｂａ、Ｂｂを透過するように設定して画像を表示する場合、スイッチＳＷ１ないしＳＷ３をオン、スイッチＳＷ４ないしＳＷ６をオフにそれぞれ切替えて画像を表示する。図５に示すように、制御部３の制御の元、第２画素部１４は駆動させずに、第１画素部１３のみ駆動してバックライト光が着色層Ｒａ、Ｇａ、Ｂａのみを透過するように設定して画像を表示する場合、スイッチＳＷ１ないしＳＷ３をオフ、スイッチＳＷ４ないしＳＷ６をオンにそれぞれ切替えて画像を表示する。この場合、第２画素部１４は黒色表示となり、ブラックマトリクスとして機能する。
【００３４】
ここで、本願発明者は、第１画素部１３および第２画素部１４を駆動する省エネモードと、第２画素部１４のみを駆動する標準モードの２通りにおいて、液晶表示装置を用いて画像を表示し、表面輝度および色再現性の各種表示特性を調査した。
【００３５】
まず、第１画素部１３および第２画素部１４を駆動する省エネモードにおける各種表示特性について説明する。輝度調整部３ａの制御の元、バックライトユニット２を稼動させ、バックライト輝度を４０００ｃｄ／ｍ２に設定したところ、表面輝度は２５０ｃｄ／ｍ２であり、色再現性はＮＴＳＣ比４２％であった。この場合、表示画像の明度は高くなり、低消費電力化が可能となる。
【００３６】
次に、第２画素部１４のみを駆動する標準モードにおける各種表示特性について説明する。表面輝度を２５０ｃｄ／ｍ２とするために、輝度調整部３ａの制御の元、バックライトユニット２を稼動させ、バックライト輝度を７０００ｃｄ／ｍ２に設定した。色再現性はＮＴＳＣ比７３％であり、優れた表示品位が得られた。この場合、消費電力は増加するが、表示画像の彩度および明度は高くなる。
【００３７】
以上のように構成された液晶表示装置によれば、各単位画素１１は、互いに色相の異なる複数の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを有している。各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは同一の色相である第１画素部１３およびこの第１画素部より彩度の低い第２画素部１４を含んでいる。各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂにおいて、第１画素部１３の着色層の顔料濃度は、第２画素部１４の着色層の顔料濃度より高い。制御部３は、各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの第１画素部１３および第２画素部１４を選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御可能である。輝度調整部３ａは、各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの第２画素部１４を駆動する場合にバックライトユニット２から放出される光の輝度を低くするとともに、各画素部の第２画素部を駆動しない場合にバックライトユニットから放出される光の輝度を高くするよう制御可能である。
【００３８】
上記したことから、コンセントから電源を確保できずに液晶表示装置をバッテリー駆動する省エネモードでは第１画素部１３および第２画素部１４を駆動することにより、高い彩度は得られないものの低消費電力化が可能となる。彩度および明度は、第１画素部１３および第２画素部１４の中間特性を持つ値となる。なお、明度は、画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを分割せずに形成し、かつ、着色層Ｒａ、Ｇａ、Ｂａで画素部を形成した従来の液晶表示装置に比べて第２画素部１４の分だけ改善することができる。
【００３９】
コンセントから電源を確保できて液晶表示装置を駆動する場合は第１画素部１３のみを駆動してバックライト輝度を高くすることにより、第２画素部１４を駆動しない分高い彩度および明度が得られる。上記したように、色純度の高い画像表示が可能となる。なお、液晶表示装置の画質は、画素部１２を分割せずに形成し、かつ、着色層Ｒａ、Ｇａ、Ｂａで画素部１２を形成した従来の液晶表示装置の画質と同等にすることが可能である。上記したことから、表示画像の彩度および明度を制御可能であり、低消費電力化が可能な液晶表示装置が得られる。
【００４０】
また、複数の単位画素１１の第１画素部１３および第２画素部１４は列方向に交互に並んで配置されている。このため、複数の単位画素１１の第１画素部１３および第２画素部１４が列方向に隣接して並んで配置されている場合に比べて周期性のムラが全く目立たなくなり、すなわち列方向に延びるスジ状の表示不良が抑制されるため、表示品位が改善され、良好な画像表示を行うことができる。詳細に説明すると、第１画素部１３および第２画素部１４のいずれか一方を駆動して表示品位を評価したところ、全面同一色の中間調静止画面において、周期性のムラが全く目立たなくなった。
【００４１】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。  
図６に示すように、アレイ基板１０は、透明な絶縁基板としてガラス基板１５を有している。表示領域Ｒにおいて、ガラス基板１５上には、上述した実施の形態と同様に、信号線１６、走査線１７、配線１８、ＴＦＴ１９、およびスイッチＳＷ１ないしＳＷ６等の複数のスイッチが形成されている。
【００４２】
表示領域Ｒにおいて、信号線１６および走査線１７を含むガラス基板１５上には、赤色の着色層Ｒａ、赤色の着色層Ｒｂ、緑色の着色層Ｇａ、緑色の着色層Ｇｂ、青色の着色層Ｂａ、および青色の着色層Ｂｂが互いに隣接し、交互に並んで配設され、カラーフィルタ５０を形成している。これらの着色層の周縁部は信号線１６および走査線１７に重なっている。ここで、着色層Ｒａ、Ｒｂ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｂａ、Ｂｂは、第１の実施の形態と同様の製造方法を用いて形成されている。
【００４３】
着色層Ｒａ、Ｒｂ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｂａ、Ｂｂ上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜により形成された複数の画素電極２１が設けられている。各画素電極２１は、各着色層に形成されたコンタクトホールＨを介してＴＦＴ１９のドレイン電極に接続されている。画素電極２１上には、柱状スペーサ２０が所定の密度で複数本配設されている。着色層Ｒａ、Ｒｂ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｂａ、Ｂｂおよび画素電極２１上には、配向膜２２が形成されている。表示領域Ｒの外側において、ガラス基板１５上には矩形枠状の周辺遮光部３３が形成されている。この周辺遮光部３３は表示領域Ｒの周縁部全周に沿って形成されている。
【００４４】
ここで、柱状スペーサ２０および周辺遮光部３３の製造方法について説明する。画素電極２１を形成した後、ガラス基板１５、着色層Ｒａ、Ｒｂ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｂａ、Ｂｂおよび画素電極２１上に、遮光性を有する材料として、例えば黒色レジストをスピンナにて塗布する。その後、黒色レジスト乾燥させる。
【００４５】
次に、フォトマスクをアレイ基板１０上に塗布された黒色レジストと対向配置し、フォトマスクを介して紫外線を照射し、黒色レジストを露光する。フォトマスクは階調パターンを有し、柱状スペーサ２０および周辺遮光部３３が形成される領域と対向したパターンを有している。続いて、露光された黒色レジストを現像した後、焼成する。これにより、柱状スペーサ２０、および周辺遮光部３３が同一材料で同時に形成される。また、柱状スペーサ２０および周辺遮光部３３は同一の高さに形成される。
【００４６】
対向基板３０は、透明な絶縁基板としてガラス基板３１を有している。このガラス基板３１上には、ＩＴＯ等の透明な導電膜で形成された対向電極３５および配向膜３６が配置されている。なお、アレイ基板１０および対向基板３０間の表示領域Ｒには、マトリクス状に配置された複数の単位画素１１を有していることはいうまでもない。
【００４７】
アレイ基板１０および対向基板３０は、柱状スペーサ２０により所定の隙間を置いて対向配置され、両基板の周縁部に配設されたシール材３７により互いに接合されている。液晶層４０は、アレイ基板１０および対向基板３０の間に狭持されている。シール材３７の一部に形成された液晶注入口３８は、封止材３９により封止されている。アレイ基板１０の外面上には第１偏光板６０が配置され、対向基板３０の外面上には第２偏光板７０が配置されている。上記したように形成された液晶表示パネル１にバックライトユニット２および制御部３等が取付けられて液晶表示装置が形成されている。
【００４８】
ここで、本願発明者は、バックライト輝度を４０００ｃｄ／ｍ２に設定して第１画素部１３および第２画素部１４を駆動する省エネモードと、バックライト輝度を７０００ｃｄ／ｍ２に設定して第２画素部１４のみを駆動する標準モードの２通りにおいて、液晶表示装置を用いて画像を表示し、表面輝度および色再現性の各種表示特性を調査した。
【００４９】
まず、第１画素部１３および第２画素部１４を駆動する省エネモードでは、色再現性はＮＴＳＣ比４２％、第２画素部１４のみを駆動する標準モードでは、色再現性はＮＴＳＣ比７３％であり、上述した第１の実施の形態と同様の値が得られた。この実施の形態では、カラーフィルタオンアレイ構造としたため、上述した第１の実施の形態に比べて開口率が１０％向上している。これにより、表面輝度は、省エネモードおよび標準モードの２通りにおいて、２７５ｃｄ／ｍ２と向上した。
【００５０】
以上のように構成された液晶表示装置によれば、カラーフィルタ５０はアレイ基板１０側に設けられている。液晶表示装置の表面輝度は１０％向上するため、表示画像の明度を高くすることができる。柱状スペーサ２０および周辺遮光部３３は同一の材料で形成されているため、製造効率が良く、製造コストを抑制することができる。この実施の形態においても、上述した実施の形態と同様、表示画像の彩度および明度を制御可能であり、低消費電力化が可能な液晶表示装置が得られる。
【００５１】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置およびその製造方法について詳細に説明する。なお、この実施の形態の液晶表示装置は、各単位画素１１を赤色の画素部１２Ｒ、緑色の画素部１２Ｇ、青色の画素部１２Ｂ、および無彩色の画素部１２Ｗで形成する以外は、上述した第１の実施の液晶表示装置と同様に形成されている。
【００５２】
図７ないし図９に示すように、アレイ基板１０および対向基板３０間の表示領域Ｒには、マトリクス状に配置された複数の単位画素１１を有している。各単位画素１１は、無彩色を含んでいるとともに互いに色相の異なる複数の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、１２Ｗを有している。各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、１２Ｗは行方向に並んでいる。列方向に隣接する２つの単位画素１１の無彩色の画素部１２Ｗは、互いに行方向にずれて配置されている。隣接する２本の信号線１６および隣接する２本の走査線１７は各画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、１２Ｗを区画している。
【００５３】
カラーフィルタ５０は、上述した複数の赤色の着色層Ｒａ、複数の緑色の着色層Ｇａ、および複数の青色の着色層Ｂａの他、複数の無彩色の着色層Ｗを有している。着色層Ｒａ、着色層Ｇａ、着色層Ｂａ、および無彩色の着色層Ｗは互いに隣接し、交互に並んで配設されている。着色層Ｒａは画素部１２Ｒを、着色層Ｇａは画素部１２Ｇを、着色層Ｂａは画素部１２Ｂを、着色層Ｗは画素部１２Ｗをそれぞれ形成している。複数の無彩色の着色層Ｗは透明材料である透明樹脂で形成された透明樹脂層であり、着色層Ｒａ、Ｇａ、Ｂａと同様の断面構造となるように形成されている。
【００５４】
制御部３は、各単位画素１１の無彩色の画素部１２Ｗを選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御する。制御部３の輝度調整部３ａは、バックライトユニット２用インバータ電圧を制御し、無彩色の画素部１２Ｗを駆動する場合にバックライトユニット２から放出される光の輝度を低くするとともに、無彩色の画素部１２Ｗを駆動しない場合にバックライトユニットから放出される光の輝度を高くするように制御する。
【００５５】
ここで、本願発明者は、無彩色を含む赤色、緑色、および青色全ての画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、１２Ｗを駆動した省エネモードと、無彩色を除く赤色、緑色、および青色の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂのみを駆動した標準モードの２通りにおいて、液晶表示装置を用いて画像を表示し、表面輝度および色再現性の各種表示特性を調査した。
【００５６】
まず、赤色、緑色、青色、および無彩色の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、１２Ｗを駆動する省エネモードにおける各種表示特性について説明する。輝度調整部３ａの制御の元、バックライトユニット２を稼動させ、バックライト輝度を４０００ｃｄ／ｍ２に設定したところ、表面輝度は２００ｃｄ／ｍ２であり、色再現性はＮＴＳＣ比４５％であった。この場合、表示画像の明度は高くなり、低消費電力化が可能となる。
【００５７】
次に、赤色、緑色、および青色の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂのみを駆動する標準モードにおける各種表示特性について説明する。この場合、無彩色の画素部１２Ｗは黒色表示となり、ブラックマトリクスとして機能する。表面輝度を２００ｃｄ／ｍ２とするために、輝度調整部３ａの制御の元、バックライトユニット２を稼動させ、バックライト輝度を６５００ｃｄ／ｍ２に設定した。色再現性はＮＴＳＣ比７０％であり、優れた表示品位が得られた。この場合、消費電力は増加するが、表示画像の彩度および明度は高くなる。
【００５８】
以上のように構成された液晶表示装置によれば、各単位画素１１は、無彩色の画素部１２Ｗおよび互いに色相の異なる複数の画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを有している。制御部３は、各単位画素１１の無彩色の画素部１２Ｗを選択的に駆動し、表示画像の彩度および明度を制御可能である。輝度調整部３ａは、無彩色の画素部１２Ｗを駆動する場合にバックライトユニット２から放出される光の輝度を低くするとともに、無彩色の画素部を駆動しない場合にバックライトユニットから放出される光の輝度を高くするよう制御可能である。
【００５９】
上記したことから、コンセントから電源を確保できずに液晶表示装置をバッテリー駆動する省エネモードでは無彩色の画素部１２Ｗを含む全ての画素部を駆動することにより、彩度は無彩色の画素部の分低下するものの明度は無彩色の画素部の分向上し、低消費電力化が可能となる。
【００６０】
コンセントから電源を確保できて液晶表示装置を駆動する標準モードでは無彩色の画素部１２Ｗを除く画素部１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂのみを駆動してバックライト輝度を高くすることにより、無彩色の画素部を駆動しない分高い彩度が得られる。上記したように、色純度の高い表示が可能となる。なお、液晶表示装置の画質は、着色層Ｒａ、Ｇａ、Ｂａで画素部を形成した従来の液晶表示装置の画質と同等にすることが可能である。上記したことから、表示画像の彩度および明度を制御可能であり、低消費電力化が可能な液晶表示装置が得られる。
【００６１】
また、列方向に隣接する２つの単位画素１１の無彩色の画素部１２Ｗは、互いに行方向にずれて配置されている。このため、列方向に隣接する単位画素１１の無彩色の画素部１２が列方向に並んで配置されている場合に比べて周期性のムラが全く目立たなくなり、表示品位が改善され、良好な画像表示を行うことができる。
【００６２】
無彩色の画素部１２Ｗの着色層Ｗは、透明樹脂で形成されているとともに、他の表示色の画素部の着色層Ｒａ、Ｇａ、Ｂａと同様の断面構造である。着色層Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ、Ｗの膜厚は均一となるため、僅かなセルギャップ不均一性によると思われるリバースチルトドメインが皆無となり、良好な表示品位が得られる。
【００６３】
なお、図１０に示すように、カラーフィルタ５０をアレイ基板１０側に設けても良い。これにより液晶表示装置の表面輝度は向上するため、表示画像の明度を高くすることができる。  
上述した第２および第３の実施の形態において、他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。
【００６４】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、第１の実施の形態において、コンセントから電源を確保できずに液晶表示装置をバッテリー駆動する省エネモードでは制御部３の制御の元、第２画素部１４のみを駆動しても良く、これにより低消費電力化が可能となる。
【００６５】
上述した第１および第２実施の形態において、第１画素部１３および第２画素部１４の大きさは用途によって異ならせることも可能である。バッテリー駆動により液晶表示装置を使用する頻度が多いユーザの場合、第２画素部１４を第１画素部１３より大きく形成することで上記ユーザに合った液晶表示装置を提供することが可能である。コンセントからの電源を用いた駆動により液晶表示装置を使用する頻度が多いユーザの場合、第１画素部１３を第２画素部１４より大きく形成することで上記ユーザに合った液晶表示装置を提供することが可能である。
【００６６】
上述した実施の形態において、省エネモードおよび標準モードで画素表示する場合は、駆動を切替えて表示するため、第２画素部１４または無彩色の画素部１２Ｗといった画素部を余分に形成する必要が有る。このため、上述したＴＦＴ１９の半導体膜は、ＴＦＴのサイズを小さくできるｐ−Ｓｉで形成することが有効であることは言うまでもないが、これに限らず、ａ−Ｓｉで形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の斜視図。
【図２】図１に示した液晶表示装置の断面図。
【図３】図１および図２に示したアレイ基板の概略平面図であり、第１画素部および第２画素部を駆動している状態を示す図。
【図４】図１および図２に示した対向基板の概略平面図。
【図５】図１および図２に示したアレイ基板の概略平面図であり、第１画素部を駆動している状態を示す図。
【図６】この発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。
【図７】この発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。
【図８】図７に示したアレイ基板の概略平面図。
【図９】図７に示した対向基板の概略平面図。
【図１０】第３の実施の形態に係る液晶表示装置の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
１…液晶表示パネル、２…バックライトユニット、３…制御部、３ａ…輝度調整部、１０…アレイ基板、１１…単位画素、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ，１２Ｗ…画素部、１３…第１画素部、１４…第２画素部、１５…ガラス基板、１６…信号線、１７…走査線、１９…ＴＦＴ、２０…柱状スペーサ、３０…対向基板、３３…周辺遮光部、４０…液晶層、５０…カラーフィルタ、Ｒ…表示領域、Ｒａ，Ｒｂ，Ｇａ，Ｇｂ，Ｂａ，Ｂｂ…着色層。
【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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