JP4940954B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、広視角の視認状態と狭視角の視認状態とを切替える視角制御機能を備えた液晶装置及び電子機器に関する。

現在、携帯電話機、携帯情報端末機、コンピュータディスプレイ等といった電子機器に液晶装置が広く用いられている。例えば、電子機器に関する各種情報を画像として表示するために液晶装置が用いられている。この液晶装置に関しては、広い視角特性が求められることもあるし、狭い視角特性が求められることもある。

液晶装置の表示を多くの人が多方向から見る場合には広い視角特性が求められる。他方、一人の使用者が表示を見ているときに他人には覗かれたくない場合、例えば大勢の人が居る中で携帯電話機の表示を見る場合には狭い視角特性が求められる。この要求に答えるため、従来、視角が広い状態と狭い状態とを切替えて使用できる液晶装置が提案されている。

例えば、液晶装置等といった表示素子に液晶パネルから成る視角制御素子を付加的に設けた液晶装置が知られている（例えば特許文献１から特許文献５参照）。これらの液晶装置では視角制御素子を傾いた方向（すなわち極角度の大きい方向）から見たときに表示を暗くすることにより狭視角性を達成するものである。また、広視角と狭視角とを切替えるための技術として、従来、バックライト内に光拡散性又は光指向性の異なる２種類の光源を設け、それらの光源の切替えによって広視角と狭視角とを切替えるものが知られている。

さらに、最近では、ＩＰＳ（In-Plain Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードに代表される横電界型の動作モードを有する液晶装置の液晶パネルの表示画素内に、縦電界によって駆動される視角制御画素を組み込んだ構成の液晶装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

特開２００４−３６１９１７号公報（第８〜９頁、図１０） 特開２００５−２７５３４２号公報（第１０〜１１頁、図１２） 特開２００６−０６４８８２号公報（第１０〜１１頁、図１） 特開２００６−０７２２３９号公報（第１０〜１１頁、図１） 特開２００６−１０６４３９号公報（第７〜８頁、図１） H.S. Jin et al. 「Novel Viewing-Angle Controllable TFT-LCD」、ＳＩＤ（Society for Information Display）06 DIGEST P-139

非特許文献１に開示された液晶装置では、視角制御画素をオン状態とオフ状態とで切替えることにより、横電界モードで行なわれる画像表示を狭視角に制限したり、広視角のままで表示するという視角制御が行なわれる。この視角制御は、表示用の液晶パネル以外に視角補償用の液晶パネルを付加する必要がなく、１枚の液晶パネルだけで視角補償ができるという長所を有している。しかしながら、上記の非特許文献１では、画像表示及び視角制御の理論が概念的に開示されているだけで、具体的なパネル構造は示されておらず、それ故、視角制御の実現が困難であった。

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、横電界モードに基づいて行なわれる画像表示を、縦電界モードに基づいて動作する視角制御画素の表示によって補償することにより、広視角表示と狭視角表示とを切替える構成の液晶装置及び電子機器に関して、その視角制御を確実に且つ高精細に実現できるようにすることを目的とする。

本発明に係る液晶装置は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられた液晶層と、第１基板及び第２基板の平面領域内に配列されて表示領域を構成する複数の表示画素と、表示領域内で複数の表示画素の間に設けられた複数の視角制御画素とを有し、液晶層内の液晶分子は、初期配向状態として第１基板及び第２基板の面内の所定方向に配列され、表示画素内には、所定色の着色膜が設けられ、さらに相互の電極間で電界を生じさせる共通電極と画素電極とが絶縁膜を介在させて第１基板上に設けられ、視角制御画素内には、第１基板上に第１電極が設けられ、第２基板上に第１電極との間で電界を生じさせる第２電極が設けられており、さらに当該視角制御画素に隣接する表示画素内の着色膜と同色で濃度の低い着色膜が設けられる。

この液晶装置において、視角制御画素内の液晶分子が横配列の状態であれば、その視角制御画素は正面（すなわち極角度＝０°又はその近傍）から見ても、傾いた方向（極角度が大きい方向）から見た場合でも黒表示である。この状態において、表示画素において横電界制御に基づいた画像表示を行えば、正面及び傾いた方向の両方（すなわち広角領域）においてその表示を見ることができる。これにより、広視角表示を実現できる。

一方、視角制御画素内での縦電界制御に基づいて液晶分子が縦配列に変化すると、その視角制御画素は正面から見ると変わらずに黒表示であるが、横側に傾いた方向から見ると視角制御画素を透過した透過光を視認できる。この状態において、表示画素において横電界制御に基づいた画像表示を行えば、正面においてはその画像表示をそのまま見ることができる。他方、横側に傾いた方向から見た場合は、表示画素からの光に変化はないが、視角制御画素からの光が強くなり表示画素からの光のコントラストが小さくなり、それ故、表示画素からの光（すなわち画像表示）を視認できなくなる。これにより、狭視角表示を実現できる。

画像表示パネルに加えて付加的な視角補償パネルを用いて視角制御を行うことにした従来の液晶装置においては、液晶装置の全体の厚さが厚くなったり、部品コストや製造コストが高くなったりするという問題があった。これに対し、本発明によれば、１枚の液晶パネルだけで視角制御を行うことができるので、液晶装置の全体を薄くでき、部品コストや製造コストを低く抑えることができる。

次に、本発明に係る液晶装置においては、複数の表示画素は複数の色のサブ画素の集まりによって１つのセットを構成し、そのセットが複数並べられて表示領域が構成され、セットを構成するサブ画素が配列される方向を行方向とするとき、視角制御画素は、サブ画素の列方向に隣接し、サブ画素のそれぞれに対して１つずつ設けられるとしてもよい。

次に、本発明に係る液晶装置において、視角制御画素における液晶層の層厚は表示画素における液晶層の層厚よりも大きいとしてもよい。一般に、横電界モードにおけるΔｎｄ値は０．３〜０．４程度が望ましい。一方、横方向（基板水平方向）に配列した液晶分子を縦電界によって制御して透過光の明るさを制御する場合、高角度まで明るさを維持するにはΔｎｄ＝０．４〜０．７、望ましくは略０．５である。これらの事実を考慮すれば、品質の高い広角表示を行うと共に広い角度範囲で視角制御を行うことができるようにするためには、視角制御画素における液晶層の層厚を表示画素における液晶層の層厚よりも大きく設定することが望ましいということである。

次に、本発明に係る液晶装置においては、表示画素内の画素電極にはスイッチング素子が接続され、該スイッチング素子がオン状態又はオフ状態になることで該表示画素内の液晶層にかかる電界がオン状態又はオフ状態となり、視角制御画素内の第１電極及び第２電極にはスイッチング素子を介さずにオン電圧又はオフ電圧が印加され、そして視角制御画素内の液晶層にかかる電界がそれらのオン電圧又はオフ電圧に応じてそれぞれオン状態又はオフ状態になるとしてもよい。

この構成は、表示画素がＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）等といったスイッチング素子によってオン／オフ制御され、視角制御画素はスイッチング素子を用いないスタティック駆動される構成である。この構成によれば、駆動回路が簡略化でき、しかも、開口率を高めることができる。

次に、本発明に係る液晶装置は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられた液晶層と、第１基板及び第２基板の平面領域内に配列されて表示領域を構成する複数の表示画素と、表示領域内で複数の表示画素の間に設けられた複数の視角制御画素とを有し、液晶層内の液晶分子は、初期配向状態として第１基板及び第２基板の面内の所定方向に配列され、表示画素内には、所定色の着色膜が設けられ、さらに相互の電極間で電界を生じさせる共通電極と画素電極とが絶縁膜を介在させて第１基板上に設けられ、視角制御画素内には、第１基板上に第１電極が設けられ、第２基板上に第１電極との間で電界を生じさせる第２電極が設けられており、さらに当該視角制御画素に隣接する表示画素内の着色膜と同じ特性の着色膜であって一部に非着色領域を有する着色膜が設けられる、とすることもできる。

次に、本発明に係る電子機器は、以上に記載した構成の液晶装置を有する。本発明に係る液晶装置は、広視角表示と狭視角表示との間で視角制御を行うにあたって、複数枚の液晶パネルを重ねることなく１枚の液晶パネルによってその視角制御を行うことができるので、液晶装置の全体の厚さを薄く維持できる。従って、この液晶装置を用いて構成された本発明の電子機器においても、その電子機器の厚さを厚くすることなしに、視角制御の機能を持たせることができる。

（液晶装置の第１実施形態）
以下、液晶装置の一例として、透過型でカラー表示が可能なアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用した場合を例に挙げて本発明の実施形態を説明する。また、本実施形態では、チャネルエッチ型でシングルゲート構造のポリシリコンＴＦＴ素子をスイッチング素子として用いた液晶装置に本発明を適用する。また、本実施形態における液晶装置では、横電界型動作モードの１つであるＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードを採用するものとする。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことはもちろんである。また、以下の説明で用いる図面では、特徴部分を分かり易く示すために、複数の構成要素の寸法を実際とは異なった比率で示す場合がある。

図１は本発明に係る液晶装置の一実施形態を示している。図１において、液晶装置１は、液晶パネル２と照明装置３とを有する。この液晶装置１に関しては、矢印Ａが描かれた側が観察側であり、上記の照明装置３は液晶パネル２に関して観察側と反対側に配置されてバックライトとして機能する。照明装置３は、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）４と、透光性の樹脂によって形成された導光体５とを有する。ＬＥＤ４から出射した光は導光体５の光入射面５ａから導光体５の内部へ取り込まれ、光出射面５ｂから面状の光となって液晶パネル２へ供給される。照明装置３は、ＬＥＤ４のような点状光源を用いたものでなく、冷陰極管のような線状光源を用いたものでも良い。

液晶パネル２は、矢印Ａ方向から見て長方形又は正方形で環状（すなわち枠状）のシール材７によって互いに貼り合わされた第１基板８及び第２基板９を有する。第１基板８はスイッチング素子が形成される素子基板である。第２基板９はカラーフィルタが形成されるカラーフィルタ基板である。本実施形態では、観察側にカラーフィルタ基板９が配置され、観察側から見て背面に素子基板８が配置される。シール材７は、例えば熱硬化性又は紫外線硬化性の樹脂、例えばエポキシ系樹脂によって形成されており、例えばスクリーン印刷によって所望の環状に形成されている。

液晶パネル２の内部であってシール材７に囲まれた領域内において、複数の互いに平行な走査線１１が行方向Ｘへ延びて設けられている。また、複数の互いに平行な信号線１２が列方向Ｙへ延びて設けられている。複数の走査線１１と複数の信号線１２とによって囲まれる複数のドット状（すなわち島状）の領域が矢印Ａ方向から見て行列状（いわゆるマトリクス状）に並んでいる。そして、これらの各領域内にサブ画素Ｐが設けられる。これらのサブ画素Ｐが行列状に並ぶことによって表示領域Ｖが形成されている。なお、図１ではサブ画素Ｐを実際のものよりも拡大して模式的に示している。行方向Ｘ及び列方向Ｙは、それぞれ、観察者が液晶パネル２の画像表示を見たときに横方向及び縦方向となる方向である。

サブ画素Ｐは明表示（白表示）及び暗表示（黒表示）のスイッチングの単位となる領域であり、このサブ画素Ｐが複数集まって表示の単位となる１画素（以下、画素セット又はセットということがある）が形成される。例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各１色に対応してサブ画素Ｐが形成され、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の個々に対応する３つのサブ画素Ｐが集まって１画素が形成される。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に他の１色（例えば、青緑）を加えた４色のサブ画素Ｐが集まって１画素が形成されることもある。本実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のサブ画素によって１画素が形成されるものとする。

なお、本実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応するサブ画素Ｐの集まりから成る画素セットによって所望の画像を表示し、その画素セットに他のサブ画素Ｐを付随して設け、その付随するサブ画素Ｐによって視角制御を行うことにする。本明細書では、画素セットを構成する３つのサブ画素Ｐを個々に「表示画素Ｐａ」と呼び、視角制御を行うための追加のサブ画素Ｐを「視角制御画素Ｐｂ」と呼ぶことにする。視角制御とは、液晶パネル２（図１参照）を正面から見た場合に広視角（視野角が広い状態）を実現し、液晶パネル２を斜めに傾いた方向から見た場合に狭視角（視野角が狭い状態）を実現するための制御である。

図２は、図１の素子基板８上の１画素（画素セット）近傍の平面構造を矢印Ａ方向から見た状態を示している。図３は、図１に示すカラーフィルタ基板９の１つの画素セット近傍の平面構造を矢印Ａ方向から見た状態を示している。図４は、図２及び図３におけるＺ４−Ｚ４線に従った１つのサブ画素Ｐ（特に表示画素Ｐａ）の断面構造を示している。図５は、図２及び図３におけるＺ５−Ｚ５線に従った１つのサブ画素Ｐ（特に視角制御画素Ｐｂ）の断面構造を示している。図６は、図２及び図３におけるＺ６−Ｚ６線に従って１つの画素セット及び１つの視角制御画素の行方向Ｘに沿った断面構造を示している。

図１において、素子基板８とカラーフィルタ基板９との間には所定厚さの間隙、いわゆるセルギャップが形成されている。このセルギャップの厚さは、シール材７の中に含まれているギャップ材と、素子基板８又はカラーフィルタ基板９の表面に置かれたスペーサ（図示せず）とによって維持される。スペーサは球状部材を基板８又は基板９上に分散して形成しても良いし、フォトリソグラフィ処理によって基板８又は基板９上に形成しても良い。このようにして形成されるセルギャップが図４において符号Ｇで示されている。このセルギャップＧの中に液晶が注入されて液晶層１４が形成されている。本実施形態では、液晶として正の誘電率異方性（Δε＜０）を持つネマチック液晶を用いるものとする。符号１４ａは液晶内に含まれる液晶分子を模式的に示している。本実施形態では、液晶分子１４ａの初期配向は素子基板８及びカラーフィルタ基板９に対して平行に設定されている。なお、ここでいう平行とは、液晶分子が基板に対して所定のプレチルト角を持っている場合も含む意味である。

素子基板８は矢印Ａ方向から見て長方形又は正方形の第１の透光性の基板１５を有する。この第１透光性基板１５は、例えば透光性のガラス、透光性のプラスチック等によって形成されている。第１透光性基板１５の外側表面には第１偏光板１６（図１参照）が貼り付けられている。一方、カラーフィルタ基板９は矢印Ａ方向から見て長方形又は正方形の第２の透光性の基板１７を有する。この第２透光性基板１７は、例えば透光性のガラス、透光性のプラスチック等によって形成されている。第２透光性基板１７の外側表面には第２偏光板１８（図１参照）が貼り付けられている。

次に、第１透光性基板１５及び第２透光性基板１７のそれぞれの内側表面（液晶側表面）に形成される膜要素を説明するが、本実施形態ではその膜構成が図２及び図３の表示画素Ｐａと視角制御画素Ｐｂとで異なっている。以下、それらのサブ画素ごとに膜要素を説明する。

（表示画素Ｐａ内の素子基板８上の構成）
まず、図２、図４、図６を用いて素子基板８に関する表示画素Ｐａ内の第１透光性基板１５上の膜構成について説明する。図４において第１透光性基板１５の内側表面（すなわち液晶側表面）に、ゲート線２０及び共通線２１が設けられている。ゲート線２０は、図２に示すように、複数本が互いに平行に行方向Ｘに延びて形成されている。共通線２１は、複数本がゲート線２０と平行に行方向Ｘに延びて形成されている。ゲート線２０は、図１の走査線１１として機能する。

互いに隣り合うゲート線２０の間の基板１５上に、図７に示すように、略長方形状で面状（いわゆるベタ状）の共通電極２２が各表示画素Ｐａごとに１つずつ設けられている。この共通電極２２は図４に示すようにその一部分が共通線２１の上に重なった状態に形成されており、これにより、各共通電極２２と共通線２１との電気的な導通がとられている。

ゲート線２０、共通線２１及び共通電極２２の上に、これらを被覆する面状の樹脂膜であるゲート絶縁膜２３が形成され、その上にソース線２４が列方向Ｙに延びて形成されている。ソース線２４は、図１の信号線１２として機能する。図２において、ゲート線２０とソース線２４とによって囲まれる長方形状の領域がサブ画素Ｐとしての表示画素Ｐａの領域である。本実施形態ではＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色によってカラー表示を行うものとしており、表示画素Ｐａは個々の色に対応した単位画素であり、行方向に並ぶそれら３つの色に対応する３つの表示画素Ｐａの集まりによって表示の単位である１画素（画素セット）が構成される。図２において、符号（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）はそれぞれ赤色の表示画素Ｐａ、緑色の表示画素Ｐａ、青色の表示画素Ｐａが列方向に一列に並べられることを示している。

図２において、ゲート線２０とソース線２４との交差部分の近傍に、スイッチング素子として機能するアクティブ素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）素子２６が設けられている。ＴＦＴ素子２６は、ボトムゲート構造及びシングルゲート構造のチャネルエッチ型のポリシリコンＴＦＴとして形成されている。このＴＦＴ素子２６は、図４において、ゲート線２０の一部分であるゲート電極２０ａと、ゲート絶縁膜２３と、ポリシリコンを用いて形成された半導体膜２７と、ソース電極２８と、そしてドレイン電極２９とを有する。ソース電極２８及びドレイン電極２９は、スイッチング素子であるＴＦＴ素子２６の電極端子である。ソース電極２８は、図７に示すように、ソース線２４から分岐して形成されている。本実施形態のＴＦＴ素子２６はボトムゲート構造であるが、これをトップゲート構造とすることもできる。

図４において、ＴＦＴ素子２６及びソース線２４を被覆するための面状の樹脂膜であるパシベーション膜（保護膜）３０がゲート絶縁膜２３の上に設けられている。パシベーション膜３０は、例えば感光性樹脂によって形成されている。パシベーション膜３０の上に画素電極３１が設けられ、その上に配向膜３２が設けられている。図２では配向膜３２の図示を省略している。図４において、ＴＦＴ素子２６のドレイン電極２９の上部領域においてパシベーション膜３０の内部にスルーホール３３が形成され、このスルーホール３３を介して画素電極３１とドレイン電極２９とが導電接続されている。

本実施形態では、図７においてソース線２４が信号線であってその信号線からＴＦＴ素子２６のソース電極２８が延びており、ＴＦＴ素子２６のドレイン電極２９が画素電極３１に接続される構成となっている。これに代えて、信号線２４につながる電極がドレイン電極２８であり、画素電極３１につながる電極がソース電極２９であるとすることもできる。

図４において、共通電極２２及び画素電極３１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム・スズ酸化物）等といった透光性の金属酸化物によって形成されている。パシベーション膜３０及びゲート絶縁膜２３は、それぞれ、共通電極２２と画素電極３１との間に設けられた層間絶縁膜として機能すると共に、他の要素を被覆するための樹脂膜であるオーバーコート層として機能する。パシベーション膜３０及びゲート絶縁膜２３は、例えばアクリル系樹脂、ＳｉＮ（窒化シリコン）、又はＳｉＯ_２（酸化シリコン）によって形成されている。配向膜３２は、例えばポリイミドによって形成されている。

画素電極３１は、図７に示すように、サブ画素Ｐである表示画素Ｐａに対応して長方形状の平面形状に形成されており、その内部に斜めに傾斜した複数のスリット、すなわち間隙３５を有している。間隙３５は画素電極３１を貫通する溝状の開口であり、当該間隙３５を通して画素電極３１の下層であるパシベーション膜３０を見ることができる。また、複数の間隙３５は、行方向Ｘに沿って上端が右側へ傾斜した状態で、列方向Ｙに沿って互いに間隔を空けて平行に設けられている。これらの間隙３５の間に帯状の電極線状部３１ａが形成されている。本明細書の図面に示す間隙３５及び電極線状部３１ａは模式的に描かれており、それらの実際の数は図示のものと異なることもある。

間隙３５及び電極線状部３１ａは列方向Ｙに延びており、従って、間隙３５及び電極線状部３１ａと列方向Ｙ（すなわち表示領域の縦方向、又は上下方向、又はソース線２４）との成す角度は０°〜±４５°の範囲内である。

本実施形態では間隙３５の両短辺が閉じた状態となっているが、間隙３５の両短辺の一方は開放状態とすることができる。この開放状態の場合には、複数の電極線状部３１ａのそれぞれは片持ち梁の状態となり、全体的には櫛歯形状となる。また、間隙３５の両短辺を開放状態とすることもできる。以上のように本実施形態では、表示画素Ｐａにおいて１つの基板である素子基板８上に一対の電極である共通電極２２及び画素電極３１の両電極が設けられており、両電極間に所定の電圧を印加することにより素子基板８の表面に平行な電界、いわゆる横電界が形成され、この横電界によって液晶層１４内の液晶分子１４ａの配向が横面内で制御される。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は図６に示した画素電極３１及び共通電極２２から成る電極構造の変形例を示している。図６に示す本実施形態では共通電極２２が面状電極として形成されているが、図８（ａ）及び図８（ｂ）では共通電極２２が画素電極３１と同様に電極線状部２２ａと間隙３５との組み合わせによって紙面垂直方向（すなわち列方向Ｙ）に延びるストライプ状に構成されている。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す変形例では共に、共通電極２２の電極線状部２２ａが矢印Ａ方向から平面視で画素電極３１の電極線状部３１ａの間に設けられており、特に、図８（ａ）では両電極線状部３１ａ，２２ａが間隔Ｄ０だけ隔たって設けられており、図８（ｂ）では両電極線状部３１ａ，２２ａの間隔Ｄ０がＤ０＝０（ゼロ）となっている。図６に示す本実施形態の場合は、共通電極２２が面状電極であって画素電極３１に平面視でオーバーラップして（すなわち重なって）いるので、結果的に電極間隔Ｄ０＝０（ゼロ）となっている。

横電界型の動作モードとしてＩＰＳ及びＦＦＳの各モードがあることは知られているが、本発明では、ＦＦＳモードを実現するための横斜め電界（すなわち放物線状電界）を形成できるようにするため、図８（ａ）に示す電極間隔Ｄ_０が液晶層１４の層厚Ｄ_１よりも小さく、すなわち
Ｄ_１＞Ｄ_０
に設定される。特に本実施形態では、図６に示すように共通電極２２が基板１５上のサブ画素Ｐ（表示画素Ｐａ）領域内に面状（いわゆるベタ状）に設けられており、それ故、Ｄ_０＝０（ゼロ）の状態となっている。なお、図８（ａ）において、電極間隔Ｄ０を液晶層厚Ｄ１よりも大きく、すなわち
Ｄ_１＜Ｄ_０
に設定すれば、ＦＦＳモードに代えてＩＰＳモードを実現できる。

次に、図７において間隙３５及び電極線状部３１ａから成る画素電極の構成は図示された構成に限られず、例えば、個々の間隙３５の傾斜方向を、サブ画素Ｐの短手方向（すなわち行方向Ｘ）の中心を境として行方向Ｘで対称に配置することもできる。つまり、サブ画素Ｐ内の左側半分では上端が右側へ傾斜する状態とし、右側半分では上端が左側へ傾斜する状態とすることができる。

（表示画素Ｐａ内のカラーフィルタ基板９上の構成）
次に、図３、図４、図６を用いてカラーフィルタ基板９に関する表示画素Ｐａ内の第２透光性基板１７上の膜構成について説明する。図６において第２透光性基板１７の内側表面（すなわち液晶側表面）には、カラーフィルタを構成する着色膜３６が形成され、その周囲に遮光膜３７が形成されている。個々の着色膜３６は矢印Ａ方向から見て図３に示すように、表示画素Ｐａ（サブ画素Ｐ）に対応する長方形又は正方形のドット状（すなわち島状）に形成されている。また、着色膜３６は複数個が行方向Ｘ及び列方向Ｙにマトリクス状に配列されている。遮光膜３７はそれらの着色膜３６を囲む格子状に形成されている。

着色膜３６の個々はＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の１つを通過させる光学的特性に設定され、それらＲ，Ｇ，Ｂの着色膜３６がストライプ配列で並べられている。本明細書において符号３６に添えられた（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の符号は、それぞれ、着色膜の色が赤色、緑色、青色であることを示している。ストライプ配列は、列方向ＹにＲ，Ｇ，Ｂの同色が並び、行方向ＸにＲ，Ｇ，Ｂが１色ずつ順々に交互に並ぶ配列である。ストライプ配列に代えてその他の配列、例えばモザイク配列、デルタ配列で各色の着色膜３６を並べることもできる。なお、着色膜３６の光学的特性は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色に限られず、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の３色とすることもでき、あるいは、その他の４色以上とすることもできる。遮光膜３７は異なる色の着色膜３６を２色又は３色重ねることによって樹脂膜として形成されている。しかし、遮光膜３７はＣｒ等といった金属膜によって形成することもできる。

図４及び図６において、着色膜３６及び遮光膜３７の上にオーバーコート層３８が形成され、その上に配向膜３９が形成されている。オーバーコート層３８は、着色膜３６及び遮光膜３７を覆って面状（ベタ状）に設けられる層である。着色膜３６は、例えば、感光性樹脂材料に顔料や染料を混合することによって形成されている。オーバーコート層３８は、例えばアクリル系樹脂によって形成されている。配向膜３９はポリイミドによって形成されている。オーバーコート層３８は、カラーフィルタの構成材料が液晶に混入することを防止する保護膜及びカラーフィルタの表面を平坦化する平坦化膜として機能する。

図６において、カラーフィルタ基板９側の配向膜３９及び素子基板８側の配向膜３２に施されるラビング方向は、列方向Ｙに平行な逆平行（すなわちアンチパラレル）方向である。また、素子基板８側（観察背面側）の第１偏光板１６及びカラーフィルタ基板９側（観察側）の第２偏光板１８の各透過軸は互いに直角であり、観察側の第２偏光板１８の透過軸は、配向膜３９，３２のラビング方向と平行であり、観察背面側の第１偏光板１６の透過軸はラビング方向と直交している。

（表示画素Ｐａの動作）
表示画素Ｐａ内の構成は以上の通りであるので、図１において照明装置３から液晶パネル２へ面状の光が供給されると、図２において紙面奥側から表示画素Ｐａへ光が供給される。表示画素Ｐａ内の共通電極２２と画素電極３１との間にオフ電圧が印加されれば、液晶層１４を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８によって吸収されて外部へ出ることが阻止されて黒表示が行われる。共通電極２２と画素電極３１との間にオン電圧が印加されれば、液晶層１４を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８を透過して外部へ出射して白表示が行われる。

図１の表示領域Ｖ内の複数のサブ画素Ｐ（特に表示画素Ｐａ）の個々において上記の黒表示及び白表示の制御を行うことにより、表示領域Ｖ内に画像が表示される。このとき、１つの画素セット内のＲ、Ｇ、Ｂの透過光強度を適宜に制御することにより、所望のフルカラー画像を表示できる。本実施形態では、黒表示及び白表示の制御の際に液晶分子１４ａは横電界に従って基板水平面内においてその配向が制御されるので、ＴＮ（Twisted Nematic）型に代表される縦電界方式の場合に液晶分子が基板垂直面内で配向制御されるときに比べて、広い視野角特性を実現できる。つまり、図１において表示領域Ｖの正面（すなわち極角度＝０°又はその近傍）から画像を見る場合はもとより、正面から斜めに大きく傾いた横方向（極角度が大きい方向）から画像を見る場合にも画像を正常に認識できる。

（視角制御画素Ｐｂ内の素子基板８上の構成）
次に、図２、図５、図６を用いて素子基板８に関する視角制御画素Ｐｂ内の第１透光性基板１５上の膜構成について説明する。図５において、視角制御画素Ｐｂ内におけるゲート線２０、共通線２１、そしてＴＦＴ素子２６に関する構成は、図４に示した表示画素Ｐａ内におけるそれらの構成と同じである。

図４の表示画素Ｐａに関しては、横電界を形成するための共通電極２２と画素電極３１の両方を第１透光性基板１５の上に絶縁膜２３，３０を介在させて互いに対向して設けた。これに対し、図５の視角制御画素Ｐｂに関しては、横電界ではなく縦電界を形成することにしている。このため、第１透光性基板１５上には、パシベーション膜３０の上に素子基板８側の電極である第１電極４１が設けられている。この第１電極４１は、図２に示すように、間隙（すなわちスリット）を持たない面状（いわゆるベタ状）で長方形状でドット状の電極である。図５に示すように、第１電極４１はパシベーション膜３０内に形成したスルーホール３３を介してＴＦＴ素子２６のドレイン電極２９へ接続されている。

（視角制御画素Ｐｂ内のカラーフィルタ基板９上の構成）
次に、図３、図５、図６を用いてカラーフィルタ基板９に関する視角制御画素Ｐｂ内の第２透光性基板１７上の膜構成について説明する。既述の通り、表示画素Ｐａに関しては第２透光性基板１７上に着色膜３６を形成し、その上にオーバーコート層３８及び配向膜３９を形成した。これに対し、視角制御画素Ｐｂに関しては図５及び図６に示すように、着色膜３６を形成することなく、基板１７上に直接にオーバーコート層３８を形成し、その上に第２電極４２を形成する。第２電極４２は、透光性を有する導電材料、例えばＩＴＯ等といった金属酸化物によって、図３に示すように面状で長方形状でドット状に形成されている。列方向Ｙに並んだ複数の視角制御画素Ｐｂ内の第２電極４２は共通線（図示せず）でつなげられている。あるいは、第２電極４２をドット状ではなく、帯状電極とすることもできる。

（視角制御画素Ｐｂの動作）
以上の通り、視角制御画素Ｐｂにおいては、素子基板８とカラーフィルタ基板９との間で第１電極４１と第２電極４２とによって対向電極が形成されているので、それらの電極間に所定の電圧を印加することにより、基板８と基板９との間の基板垂直方向に縦電界を形成することができる。視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオフ電圧が印加されたときは、液晶分子が初期状態である横配列の状態を維持し、その視角制御画素Ｐｂは正面（極角度＝０°又はその近傍）から見ても、傾いた方向（極角度が大きい方向）から見た場合でも黒表示である。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた画像表示を行えば、正面及び傾いた方向の両方（すなわち広角領域）においてその表示を見ることができる。これにより、広視角表示を実現できる。

一方、視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオン電圧が印加されたときは、縦電界制御に基づいて液晶分子の配列が基板垂直方向の縦配列方向に変化し、その視角制御画素Ｐｂは正面から見ると変わらずに黒表示であるが、横側に傾いた方向から見ると視角制御画素Ｐｂを透過した透過光を明るく視認できる。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた画像表示を行えば、正面においてその表示を見ることができる。他方、横側に傾いた方向から見た場合は、表示画素Ｐａそれ自体からの光に変化はないが、視角制御画素Ｐｂからの光が強くなり表示画素Ｐａからの光のコントラストが低下して、表示画素Ｐａからの光（すなわち画像表示）を視認できなくなる。これにより、狭視角表示を実現できる。

従来、画像表示パネルに加えて付加的な視角補償パネルを用いて視角制御を行うことが知られていたが、この従来の液晶装置においては、液晶装置の全体の厚さが厚くなったり、部品コストや製造コストが高くなったりするという問題があった。これに対し、本実施形態の液晶装置１によれば、１枚の液晶パネル２において視角制御画素Ｐｂに対する電圧制御を行うだけで視角制御を行うことができるので、液晶装置１の全体を薄くでき、しかも部品コストや製造コストを低く抑えることができる。特に近年では、携帯電話機に代表されるように電子機器の厚さを薄くすることが強く要望されている。１枚の液晶パネルで視角制御を行うことができるということは、そのような薄型化の要望に大きく貢献するものである。

本実施形態は、正面から見た場合の表示に比べて斜め方向から見た場合の表示を見え難くする技術の中で、画像表示のコントラストを無くす又は低減することによって斜め方向からの表示を見え難くする技術である。本実施形態では図２及び図３に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの表示画素Ｐａに対して１個の視角制御画素Ｐｂを設ける構造であり、後述する図９及び図１０に示すように個々の表示画素Ｐａに対して視角制御画素Ｐｂを設ける構造に比べれば、コントラストを無くすことに関して性能が低下することが考えられる。しかしながら、本実施形態によれば、個々の表示画素Ｐａに対して視角制御画素Ｐｂを設ける構造に比べて、配線が簡単であり、しかも開口率を高く維持できる、という長所を有する。

（変形例）
上記実施形態では図６に示すように表示画素Ｐａ内に着色膜３６を設け、視角制御画素Ｐｂ内には着色膜３６と同層となる膜部材を設けないことにした。この構成に代えて、視角制御素子Ｐｂ内に全ての波長の光を透過する膜部材、いわゆる全透過膜を着色膜３６と同じ膜厚で設けても良い。

また、上記実施形態では図２及び図３に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ３つの表示画素Ｐａ（すなわち１つの画素セット）に対して１つの視角制御画素Ｐｂを設けた。しかしながら、ＮＴＳＣ比が大きくなったり、解像度が高精細になったりすることにより表示画素Ｐａの明るさが下がる場合には、視角制御画素Ｐｂの合計の面積を小さくすることが可能である。このような場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの１つの画素セットに対して１つの視角制御画素Ｐｂを設けるのではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素セット２つに対して、あるいは２つ以上に対して１つの視角制御画素Ｐｂを設けるだけで十分な視角制御効果を得ることができる。そしてこの場合には、視角制御画素Ｐｂの面積を減らした分だけ開口率を高くすることができ、広角表示において明るい表示を得ることができる。

（液晶装置の第２実施形態）
図９及び図１０は本発明に係る液晶装置の第２の実施形態を示している。図９は、図２〜図６を用いて説明した第１実施形態における図２に対応する素子基板の平面図である。図１０は、第１実施形態における図３に対応するカラーフィルタ基板の平面図である。本第２実施形態に係る液晶装置の全体的な構成は図１に示した第１実施形態の場合と同じである。

図９におけるＺ４−Ｚ４線に従った１つのサブ画素Ｐ（特に表示画素Ｐａ）の列方向Ｙに沿った断面構造は、第１実施形態において図４に示した断面構造と同じである。図９におけるＺ５−Ｚ５線に従った１つのサブ画素（特に視角制御画素Ｐｂ）の列方向Ｙに沿った断面構造は、第１実施形態において図５に示した断面構造と同じである。但し、図９における表示画素Ｐａ及び視角制御画素Ｐｂの行方向Ｘ及び列方向Ｙの両方向の長さは、図２における表示画素Ｐａ及び視角制御画素Ｐｂの行方向Ｘ及び列方向Ｙの長さに対して、必要に応じて適宜に異なっている。

図９におけるＺ６１−Ｚ６１線に従ったＲ，Ｇ，Ｂ３つの表示画素Ｐａ（すなわち１つの画素セット）の行方向Ｘに沿った断面構造は、第１実施形態において図６に示した断面構造のうちのＲ，Ｇ，Ｂ３つの表示画素Ｐａの断面構造と同じである。図９におけるＺ６２−Ｚ６２線に従った視角制御画素Ｐｂの行方向Ｘに沿った断面構造は、第１実施形態において図６に示した断面構造のうちの視角制御素子Ｐｂの断面構造と同じである。

図２〜図６に示した第１実施形態においては、図３に示すように、視角制御画素Ｐｂが表示画素Ｐａの行方向Ｘ（すなわち横方向）に隣接して設けられていた。また、視角制御画素ＰｂはＲ，Ｇ，Ｂ３つの表示画素Ｐ（すなわち１つの画素セット）に対して１つずつ設けられていた。これに対し本実施形態では、図１０に示すように、表示画素Ｐａの列方向Ｙ（すなわち縦方向）に隣接して視角制御画素Ｐ（ｂ）が設けられている。また、視角制御画素Ｐ（ｂ）は１つの表示画素Ｐａのそれぞれに対して１つずつ設けられている。

（表示画素Ｐａの動作）
本実施形態においても、図１において照明装置３から液晶パネル２へ面状の光が供給されると、図９において紙面奥側から表示画素Ｐａへ光が供給される。表示画素Ｐａ内の共通電極２２と画素電極３１との間にオフ電圧が印加されれば、液晶層１４を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８によって吸収されて外部へ出ることが阻止されて黒表示が行われる。共通電極２２と画素電極３１との間にオン電圧が印加されれば、液晶層１４を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８を透過して外部へ出射して白表示が行われる。

図１の表示領域Ｖ内の複数のサブ画素Ｐ（特に表示画素Ｐａ）の個々において上記の黒表示及び白表示の制御を行うことにより、表示領域Ｖ内に画像が表示される。このとき、１つの画素セット内のＲ、Ｇ、Ｂの透過光強度を適宜に制御することにより、所望のフルカラー画像を表示できる。本実施形態では、黒表示及び白表示の制御の際に液晶分子１４ａは横電界に従って基板水平面内においてその配向が制御されるので、ＴＮ型に代表される縦電界方式の場合に液晶分子が基板垂直面内で配向制御される場合に比べて、広い視野角特性を実現できる。つまり、図１において表示領域Ｖの正面から画像を見る場合はもとより、正面から斜めに大きく傾いた横方向から画像を見る場合にも画像を正常に認識できる。こうして広角制御が実現される。

（視角制御画素Ｐｂの動作）
本実施形態においても、視角制御画素Ｐｂにおいて、素子基板８とカラーフィルタ基板９との間に第１電極４１（図９）と第２電極４２（図１０）とによって対向電極が形成されているので、それらの電極間に所定の電圧を印加することにより、基板８と基板９との間の基板垂直方向に縦電界を形成することができる。視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオフ電圧が印加されたときは、液晶分子が初期状態である横配列の状態を維持し、その視角制御画素Ｐｂは正面から見ても、傾いた方向から見た場合でも黒表示である。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた表示を行えば、正面及び傾いた方向の両方（すなわち広角領域）においてその表示を見ることができる。これにより、広視角表示を実現できる。

一方、視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオン電圧が印加されたときは、縦電界制御に基づいて液晶分子の配列が基板垂直方向の縦配列方向に変化し、その視角制御画素Ｐｂは正面から見ると変わらずに黒表示であるが、横側に傾いた方向から見ると視角制御画素Ｐｂを透過した透過光を明るく視認できる。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた画像表示を行えば、正面においてその表示を見ることができる。他方、横側に傾いた方向から見た場合は、表示画素Ｐａそれ自体からの光に変化はないが、視角制御画素Ｐｂからの光が強くなり表示画素Ｐａからの光のコントラストが低下して、表示画素Ｐａからの光（すなわち画像表示）を視認できなくなる。これにより、狭視角表示を実現できる。

従来、画像表示パネルに加えて付加的な視角補償パネルを用いて視角制御を行うことが知られていたが、この従来の液晶装置においては、液晶装置の全体の厚さが厚くなったり、部品コストや製造コストが高くなったりするという問題があった。これに対し、本実施形態の液晶装置１によれば、１枚の液晶パネル２において視角制御画素Ｐｂに対する電圧制御を行うだけで視角制御を行うことができるので、液晶装置１の全体を薄くでき、しかも部品コストや製造コストを低く抑えることができる。特に近年では、携帯電話機に代表されるように電子機器の厚さを薄くすることが強く要望されている。１枚の液晶パネルで視角制御を行うことができるということは、そのような薄型化の要望に大きく貢献するものである。

本実施形態は、正面から見た場合の表示に比べて斜め方向から見た場合の表示を見え難くする技術の中で、画像表示のコントラストを無くす又は低減することによって斜め方向からの表示を見え難くする技術である。本実施形態では図９及び図１０に示したように個々の表示画素Ｐａに対して視角制御画素Ｐｂを設ける構造であるので、コントラストを無くすことに関して高い能力を有している。

（液晶装置の第３実施形態）
図１１は本発明に係る液晶装置の第３の実施形態の主要部であるカラーフィルタ基板を示している。ここに示す第３実施形態は図９及び図１０に示した第２実施形態を改変することによって得られた改変例である。図１１は、第２実施形態における図１０に対応する平面図であり、従って、図２〜図６を用いて説明した第１実施形態における図３に対応するカラーフィルタ基板９の平面図である。本実施形態で使用する素子基板は第２実施形態で用いた図９に示す素子基板８と同じである。

図１２は図１１のＺ１２−Ｚ１２線に従って視角制御画素Ｐｂの列方向Ｙに沿った断面構造を示している。図１３は図１１のＺ１３−Ｚ１３線に従って３つの表示画素Ｐａ（すなわち１つの画素セット）の行方向Ｘに沿った断面構造を示している。図１４は図１１のＺ１４−Ｚ１４線に従って３つの視角制御画素Ｐｂの行方向Ｘに沿った断面構造を示している。なお、本第３実施形態に係る液晶装置の全体的な構成は図１に示した第１実施形態の場合と同じである。

図１０に示した第２実施形態においては、各表示画素Ｐａの列方向Ｙに隣接する視角制御画素Ｐｂに関して、図５及び図６に示したように、カラーフィルタ基板９上に着色膜３６を設けない構成とした。これに対し、本第３実施形態では、図１３に示すように表示画素Ｐａに関してＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの色の着色膜３６（Ｒ），３６（Ｇ），３６（Ｂ）を設けることはもとより、図１２及び図１４に示すようにカラーフィルタ基板９上の視角制御画素Ｐｂ内にも着色膜３６（Ｒ’），３６（Ｇ’），３６（Ｂ’）を設けている。

着色膜３６（Ｒ’）は表示画素Ｐａ内の着色膜３６（Ｒ）と同様にＲ（赤色）の着色膜であるが、着色膜３６（Ｒ）よりも色の薄い（従って強度の強い光を透過する）着色膜である。着色膜３６（Ｇ’）は表示画素Ｐａ内の着色膜３６（Ｇ）と同様にＧ（緑色）の着色膜であるが、着色膜３６（Ｇ）よりも色の薄い（従って強度の強い光を透過する）着色膜である。さらに、着色膜３６（Ｂ’）は表示画素Ｐａ内の着色膜３６（Ｂ）と同様にＢ（青色）の着色膜であるが、着色膜３６（Ｂ）よりも色の薄い（従って強度の強い光を透過する）着色膜である。着色膜の色の濃度はそれを形成する色材を適宜に選定することによって調整できる。

（表示画素Ｐａの動作）
本実施形態においても、図１において照明装置３から液晶パネル２へ面状の光が供給されると、図１１において紙面奥側から表示画素Ｐａへ光が供給される。図９において、表示画素Ｐａ内の共通電極２２と画素電極３１との間にオフ電圧が印加されれば、液晶層１４を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８によって吸収されて外部へ出ることが阻止されて黒表示が行われる。共通電極２２と画素電極３１との間にオン電圧が印加されれば、液晶層１４を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８を透過して外部へ出射して白表示が行われる。

図１の表示領域Ｖ内の複数のサブ画素Ｐ（特に表示画素Ｐａ）の個々において上記の黒表示及び白表示の制御を行うことにより、表示領域Ｖ内に画像が表示される。このとき、１つの画素セット内のＲ、Ｇ、Ｂの透過光強度を適宜に制御することにより、所望のフルカラー画像を表示できる。本実施形態では、黒表示及び白表示の制御の際に液晶分子１４ａは横電界に従って基板水平面内においてその配向が制御されるので、ＴＮ型に代表される縦電界方式の場合に液晶分子が基板垂直面内で配向制御される場合に比べて、広い視野角特性を実現できる。つまり、図１において表示領域Ｖの正面から画像を見る場合はもとより、正面から斜めに大きく傾いた横方向から画像を見る場合にも画像を正常に認識できる。こうして広角制御が実現される。

（視角制御画素Ｐｂの動作）
本実施形態においても、視角制御画素Ｐｂにおいて、素子基板８とカラーフィルタ基板９との間に第１電極４１と第２電極４２とによって対向電極が形成されているので、それらの電極間に所定の電圧を印加することにより、基板８と基板９との間の基板垂直方向に縦電界を形成することができる。視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオフ電圧が印加されたときは、液晶分子が初期状態である横配列の状態を維持し、その視角制御画素Ｐｂは正面から見ても、傾いた方向から見た場合でも黒表示である。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた表示を行えば、正面及び傾いた方向の両方（すなわち広角領域）においてその表示を見ることができる。これにより、広視角表示を実現できる。

一方、視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオン電圧が印加されたときは、縦電界制御に基づいて液晶分子の配列が基板垂直方向の縦配列方向に変化し、その視角制御画素Ｐｂは正面から見ると変わらずに黒表示であるが、横側に傾いた方向から見ると視角制御画素Ｐｂを透過した透過光を明るく視認できる。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた画像表示を行えば、正面においてその表示を見ることができる。他方、横側に傾いた方向から見た場合は、表示画素Ｐａそれ自体からの光に変化はないが、視角制御画素Ｐｂからの光が強くなり表示画素Ｐａからの光のコントラストが低下して、表示画素Ｐａからの光（すなわち画像表示）を視認できなくなる。これにより、狭視角表示を実現できる。

従来、画像表示パネルに加えて付加的な視角補償パネルを用いて視角制御を行うことが知られていたが、この従来の液晶装置においては、液晶装置の全体の厚さが厚くなったり、部品コストや製造コストが高くなったりするという問題があった。これに対し、本実施形態の液晶装置１によれば、１枚の液晶パネル２において視角制御画素Ｐｂに対する電圧制御を行うだけで視角制御を行うことができるので、液晶装置１の全体を薄くでき、しかも部品コストや製造コストを低く抑えることができる。特に近年では、携帯電話機に代表されるように電子機器の厚さを薄くすることが強く要望されている。１枚の液晶パネルで視角制御を行うことができるということは、そのような薄型化の要望に大きく貢献するものである。

（変形例）
上記の実施形態では図１１において、視角制御画素Ｐｂに色濃度の低い着色膜を設けた。このように色濃度の低い着色膜を視角制御画素Ｐｂに設けることに代えて、色濃度それ自体は表示画素Ｐａ内の着色膜と同じであるが一部に非着色領域を有することにより透過光の色濃度を薄くできる着色膜を設けることもできる。非着色領域は着色膜の中に着色膜の無い領域を形成することによって実現できる。着色膜の無い領域の平面形状は、視角制御画素Ｐｂ内に納まる大きさの円形状、正方形状、長方形状、あるいはその他の任意の形状とすることができる。このような着色膜の無い領域はフォトリソグラフィ処理によって形成できる。

（液晶装置の第４実施形態）
図１５及び図１６は本発明に係る液晶装置の第４の実施形態を示している。この実施形態は図２〜図６を用いて説明した第１実施形態に関して改変を加えることによって得られた改変例である。図１５は、第１実施形態における図２に対応する素子基板の平面図である。図１６は、第１実施形態における図３に対応するカラーフィルタ基板の平面図である。本第４実施形態に係る液晶装置の全体的な構成は図１に示した第１実施形態の場合と同じである。

図１５におけるＺ４−Ｚ４線に従った１つのサブ画素Ｐ（特に表示画素Ｐａ）の列方向に沿った断面構造は、第１実施形態において図４に示した断面構造と同じである。図１５におけるＺ５−Ｚ５線に従った１つのサブ画素（特に視角制御画素Ｐｂ）の列方向に沿った断面構造は、第１実施形態において図５に示した断面構造と同じである。但し、図１５における表示画素Ｐａ及び視角制御画素Ｐｂの行方向Ｘの長さ及び列方向Ｙの長さは、図２における表示画素Ｐａ及び視角制御画素Ｐｂの行方向Ｘ及び列方向Ｙの長さに対して、必要に応じて適宜に異なっている。

図１５におけるＺＤ３−ＺＤ３線に従った２つの表示画素Ｐａの行方向Ｘに沿った断面構造は、第１実施形態において図６に示した断面構造のうちの符号Ｄ３で示す範囲内のＲ，Ｇ２つの表示画素Ｐａの断面構造が連続する断面構造である。図１５におけるＺＤ４−ＺＤ４線に従った２つのサブ画素Ｐの行方向Ｘに沿った断面構造は、第１実施形態において図６に示した断面構造のうち符号Ｄ４で示す範囲内の表示画素Ｐａと視角制御画素Ｐｂの２つの画素Ｐの断面構造が連続する断面構造である。

図２〜図６に示した第１実施形態においては、図３に示すように、視角制御画素Ｐｂが表示画素Ｐａの行方向Ｘ（すなわち横方向）に隣接して設けられていた。また、視角制御画素ＰｂはＲ，Ｇ，Ｂ３つの表示画素Ｐ（すなわち１つの画素セット）に対して１つずつ設けられていた。これに対し本実施形態では、図１６に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色のうちの２色「Ｒ」、「Ｇ」の画素３６（Ｒ）、３６（Ｇ）が表示画素３６の長手方向（行方向Ｘ）に互いに隣接して並び、残りの１色である「Ｂ」の画素３６（Ｂ）が「Ｒ」の画素３６（Ｒ）に対して長手方向に直交する方向（列方向Ｙ）に隣接して並び、さらに、視角制御画素Ｐｂが「Ｂ」の画素３６Ｂに対して長手方向（行方向Ｘ）で隣接して並んで配置されている。そして、このように配列された１つの画素セット及びそれに付随する視角制御画素Ｐｂの集まりが行方向Ｘ及び列方向Ｙにマトリクス状に配列されることにより、図１の表示領域Ｖが形成されている。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂを図１６の配列状態の中で適宜に入れ替えても良い。

本実施形態においても、表示画素Ｐａ内は図４に示したように素子基板８上に横電界型の電極構造２２、３１が設けられ、カラーフィルタ基板９上にカラーフィルタを構成する着色膜３６が設けられる。一方、視角制御画素Ｐｂ内は図５に示したように素子基板８とカラーフィルタ基板９との間に縦電界型の電極構造４１、４２が設けられ、カラーフィルタ基板９上には着色膜が設けられていない。

（表示画素Ｐａの動作）
本実施形態においても、図１において照明装置３から液晶パネル２へ面状の光が供給されると、図１５において紙面奥側から表示画素Ｐａへ光が供給される。表示画素Ｐａ内の共通電極２２と画素電極３１との間にオフ電圧が印加されれば、液晶層１４（図４参照）を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８によって吸収されて外部へ出ることが阻止されて黒表示が行われる。共通電極２２と画素電極３１との間にオン電圧が印加されれば、液晶層１４を透過した偏光が観察側の第２偏光板１８を透過して外部へ出射して白表示が行われる。

図１の表示領域Ｖ内の複数のサブ画素Ｐ（特に表示画素Ｐａ）の個々において上記の黒表示及び白表示の制御を行うことにより、表示領域Ｖ内に画像が表示される。このとき、１つの画素セット内のＲ、Ｇ、Ｂの透過光強度を適宜に制御することにより、所望のフルカラー画像を表示できる。本実施形態では、黒表示及び白表示の制御の際に液晶分子１４ａは横電界に従って基板水平面内においてその配向が制御されるので、ＴＮ型に代表される縦電界方式の場合に液晶分子が基板垂直面内で配向制御される場合に比べて、広い視野角特性を実現できる。つまり、図１において表示領域Ｖの正面から画像を見る場合はもとより、正面から斜めに大きく傾いた横方向から画像を見る場合にも画像を正常に認識できる。こうして広角制御が実現される。

（視角制御画素Ｐｂの動作）
本実施形態においても、視角制御画素Ｐｂにおいて、素子基板８とカラーフィルタ基板９との間に第１電極４１（図１５）と第２電極４２（図１６）とによって対向電極が形成されているので、それらの電極間に所定の電圧を印加することにより、基板８と基板９との間の基板垂直方向に縦電界を形成することができる。視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオフ電圧が印加されたときは、液晶分子が初期状態である横配列の状態を維持し、その視角制御画素Ｐｂは正面から見ても、傾いた方向から見ても黒表示である。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた表示を行えば、正面及び傾いた方向の両方（すなわち広角領域）においてその表示を見ることができる。これにより、広視角表示を実現できる。

一方、視角制御画素Ｐｂ内の液晶層１４に所定のオン電圧が印加されたときは、縦電界制御に基づいて液晶分子の配列が基板垂直方向の縦配列方向に変化し、その視角制御画素Ｐｂは正面から見ると変わらずに黒表示であるが、横側に傾いた方向から見ると視角制御画素Ｐｂを透過した透過光を明るく視認できる。この状態において、表示画素Ｐａにおいて横電界制御に基づいた画像表示を行えば、正面においてその表示を見ることができる。他方、横側に傾いた方向から見た場合は、表示画素Ｐａそれ自体からの光に変化はないが、視角制御画素Ｐｂからの光が強くなり表示画素Ｐａからの光のコントラストが低下して、表示画素Ｐａからの光（すなわち画像表示）を視認できなくなる。これにより、狭視角表示を実現できる。

従来、画像表示パネルに加えて付加的な視角補償パネルを用いて視角制御を行うことが知られていたが、この従来の液晶装置においては、液晶装置の全体の厚さが厚くなったり、部品コストや製造コストが高くなったりするという問題があった。これに対し、本実施形態の液晶装置１によれば、１枚の液晶パネル２において視角制御画素Ｐｂに対する電圧制御を行うだけで視角制御を行うことができるので、液晶装置１の全体を薄くでき、しかも部品コストや製造コストを低く抑えることができる。特に近年では、携帯電話機に代表されるように電子機器の厚さを薄くすることが強く要望されている。１枚の液晶パネルで視角制御を行うことができるということは、そのような薄型化の要望に大きく貢献するものである。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

例えば、以上の各実施形態では、液晶パネルの動作モードとしてＦＦＳモードを例示したが、ＩＰＳモードを動作モードとすることもできる。ＩＰＳモードは共通電極の電極線状部と画素電極の電極線状部とが基板表面に沿って比較的広い間隔（例えば液晶層の層厚よりも広い間隔）で設けられていて、画素電極の直上領域には電界が形成され難い電極構造を有するモードである。これに対し、ＦＦＳモードは、共通電極と画素電極とが基板表面に沿って比較的狭い間隔（例えば液晶層の層厚よりも狭い間隔）で設けられていて、画素電極の直上領域にも電界が形成される電極構造を有するモードである。

図１に示した液晶装置１の全体構造は液晶装置の単なる一例である。図１では、素子基板８のカラーフィルタ基板９からの張出し辺が１個所であってその張出し辺に駆動用ＩＣ４４が直接に実装された構成、いわゆるＣＯＧ（Chip On Glass）方式の実装構造を例示した。しかしながら、液晶装置は、複数の張出し辺を有した構成であってそれらの張出し辺に個々に駆動用ＩＣが実装される構成とすることもできる。また、ＣＯＧ方式でなく、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit：可撓性配線）基板によって液晶パネルに駆動用ＩＣを接続する構成であっても良い。

（電子機器の実施形態）
図１７は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話機を示している。この携帯電話機６１は、操作部６２と、これに開閉可能に設けられた表示部６３とを有する。操作部６２には複数の操作ボタン６４及び送話部６５が設けられている。表示部６３には、表示装置６６及び受話部６７が設けられている。

表示装置６６は、例えば図１に示した液晶装置１を用いて構成される。表示装置６６は、視角制御画素にオフ電圧が印加されて黒表示が行なわれる場合は、ＦＦＳモードによる表示画素の表示制御により、正面（Ｒ＝０度）を中心とする極角度Ｒの広い範囲内で表示（いわゆる広視角表示）を行うことができる。他方、視角制御画素にオン電圧が印加されて白表示が行われる場合は、正面から見た画像表示に変化はないが、極角度Ｒが大きい領域である広角度領域から見た画像表示のコントラストが視角制御画素からの光によって低くなる又は無くなるので、画像表示を視認できなくなる。こうして、狭視角表示が実現される。

本実施形態の液晶装置は、２枚以上の液晶パネルによって視角制御を行うものではなく、１枚の液晶パネルによって視角制御を行うものであるので、液晶装置全体の厚さを薄く維持できる。よって、携帯電話機６１の厚さが厚くなることが無い。

（他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明の電子機器を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。例えば、本発明は、携帯電話機に限られず、パーソナルコンピュータ、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話装置、ＰＯＳ端末、デジタルスチルカメラ、電子ブック、等といった各種の電子機器が考えられる。いずれの電子機器においても、非常に薄い構造の表示装置によって広視角表示と狭視角表示との間で視角表示制御を行うことができる。

図１８は、液晶分子が初期状態で横方向（基板水平方向）に配列された液晶層を縦電界構造の基板間に介在させ、リタデーションΔｎｄ値（但し、Δｎは屈折率異方性の程度、「ｄ」は液晶層の層厚を表す）を種々に変えたときの、視角方向（極角度）に対する透過光の明るさの変化を計算によってシミュレーションした結果の明るさ分布図を示している。この分布図の横軸は視認方向の極角度を示し、縦軸は透過光の明るさを示している。

このシミュレーションでは、Δｎｄ値を０．３〜０．８まで０．０５間隔で変化させて明るさを計算した。この分布図から以下のことが分かる。視角制御画素の制御量は制御部分のΔｎｄ値に依存する。最も明るくなるのはΔｎｄ＝０．６のときであるが、高角度まで明るさを維持するにはΔｎｄ＝０．５が最適となる。そのため、視角制御画素におけるΔｎｄ値は０．４〜０．７程度で調整することが望ましい。Δｎｄ値の調整は、例えば液晶層の層厚を調整することによって行なわれる。

一方、横電界モードのΔｎｄ値は経験的及び理論的に０．３〜０．４が望ましい。よって、視角制御画素部のΔｎｄ値をΔｎｄ（制御画素）とし、表示画素部のΔｎｄ値をΔｎｄ（表示画素）としたとき、
Δｎｄ（制御画素）≧Δｎｄ（表示画素）
に設定することが望ましいことが分かる。

図１９は、既述の図１８の分布図にＦＦＳ方式の白の視角特性を重ねた図である。ＦＦＳの視角特性は典型的な構造のＲ，Ｇ，Ｂ３ドット分の明るさであり、図１９の場合は解像度が１８２ｐｐｉのＮＴＳＣ比５０％のときのシミュレーションされた明るさである。図１９において、例えば、視角制御画素のΔｎｄ値が極角度４０度以上から見たときにはＦＦＳ方式の白表示と同等以上の明るさを呈している。そのため、４０度以上の角度から見た場合には画像表示それ自体はそのままであるがコントラストが１：２以下になり、十分な視覚制限効果が得られる。このため、図１９の分布特性を有する液晶パネルを採用することで、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素セットに対して１ドットの視角制御画素を設けることにより、十分な視角制限効果が得られることが理解される。

本発明に係る液晶装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１の液晶装置を構成する１つの基板上の１つの画素セット近傍を示す平面図である。 図１の液晶装置を構成する他の基板上の１つの画素セット近傍を示す平面図である。 図２及び図３のＺ４−Ｚ４線に従った表示画素内の列方向に沿った断面図である。 図２及び図３のＺ５−Ｚ５線に従った視角制御画素内の列方向に沿った断面図である。 図２及び図３のＺ６−Ｚ６線に従った１つの画素セット近傍の行方向に沿った断面図である。 図２における１つのサブ画素Ｐを拡大して示す平面図である。 本発明に係る液晶装置の電極構造の変形例を示す断面図であり、（ａ）は電極間隔Ｄ０がゼロでない場合であり、（ｂ）は電極間隔Ｄ０がゼロの場合である。 本発明に係る液晶装置の他の実施形態の主要部を示す図であって、特に１つの基板上の１つの画素セット近傍を示す平面図である。 図９の基板に対向する基板を示す平面図である。 本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態の主要部を示す図であって、特に１つの基板上の１つの画素セット近傍を示す平面図である。 図１１のＺ１２−Ｚ１２線に従った視角制御画素内の列方向に沿った断面図である。 図１１のＺ１３−Ｚ１３線に従った表示画素内の行方向に沿った断面図である。 図１１のＺ１４−Ｚ１４線に従った視角制御画素内の行方向に沿った断面図である。 本発明に係る液晶装置のさらに他の実施形態の主要部を示す図であって、特に１つの基板上の１つの画素セット近傍を示す平面図である。 図１５の基板に対向する基板を示す平面図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話機を示す斜視図である。 本発明に係る液晶装置における視角制御画素の明るさ分布の特性を示す図である。 図１８の分布図に表示画素の視角特性を重ねて描いた図である。

符号の説明

１．液晶装置、 ２．液晶パネル、 ３．照明装置、 ４．ＬＥＤ、 ５．導光体、
７．シール材、 ８．素子基板（第１基板）、 ９．カラーフィルタ基板（第２基板）、
１１．走査線、 １２．信号線、 １４．液晶層、 １４ａ．液晶分子、
１５．第１透光性基板、 １６．第１偏光板、 １７．第２透光性基板、
１８．第２偏光板、 ２０．ゲート線、 ２０ａ．ゲート電極、 ２１．共通線、
２２．共通電極、 ２３．ゲート絶縁膜、 ２４．ソース線、 ２６．ＴＦＴ素子、
２７．半導体膜、 ２８．ソース電極、 ２９．ドレイン電極、
３０．パシベーション膜、 ３１．画素電極、 ３１ａ．電極線状部、
３２．配向膜、 ３３．スルーホール、 ３５．間隙、 ３６．着色膜、
３７．遮光膜、 ３８．オーバーコート層、 ３９．配向膜、 ４１．第１電極、
４２．第２電極、 ４４．駆動用ＩＣ、 ６１．携帯電話機（電子機器）、
Ｄ０．電極間隔、 Ｄ１．液晶層厚、 Ｇ．セルギャップ、 Ｐ．サブ画素、
Ｐａ．表示画素、 Ｐｂ．視角制御画素、 Ｒ．極角度、 Ｘ．行方向、 Ｙ．列方向、
Ｖ．表示領域

Claims (6)

1. 互いに対向する第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
   前記第１基板及び前記第２基板の平面領域内に配列されて表示領域を構成する複数の表示画素と、
   前記表示領域内で前記複数の表示画素の間に設けられた複数の視角制御画素とを有し、
   前記液晶層内の液晶分子は、初期配向状態として前記第１基板及び前記第２基板の面内の所定方向に配列され、
   前記表示画素内には、所定色の着色膜が設けられ、さらに相互の電極間で電界を生じさせる共通電極と画素電極とが絶縁膜を介在させて前記第１基板上に設けられ、
   前記視角制御画素内には、前記第１基板上に第１電極が設けられ、前記第２基板上に前記第１電極との間で電界を生じさせる第２電極が設けられており、さらに当該視角制御画素に隣接する前記表示画素内の着色膜と同色で濃度の低い着色膜が設けられる、
   液晶装置。
2. 請求項１記載の液晶装置において、
   前記複数の表示画素は複数の色のサブ画素の集まりによって１つのセットを構成し、そのセットが複数並べられて前記表示領域が構成され、
   前記セットを構成する前記サブ画素が配列される方向を行方向とするとき、前記視角制御画素は、前記サブ画素の列方向に隣接し、前記サブ画素のそれぞれに対して１つずつ設けられる液晶装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれか１つに記載の液晶装置において、前記視角制御画素における液晶層の層厚は前記表示画素における液晶層の層厚よりも大きい液晶装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の液晶装置において、
   前記表示画素内の画素電極にはスイッチング素子が接続され、該スイッチング素子がオン状態又はオフ状態になることで該表示画素内の液晶層にかかる電界がオン状態又はオフ状態となり、
   前記視角制御画素内の第１電極及び第２電極にはスイッチング素子を介さずにオン電圧又はオフ電圧が印加され、前記視角制御画素内の液晶層にかかる電界がそれらのオン電圧又はオフ電圧に応じてそれぞれオン状態又はオフ状態になる
   液晶装置。
5. 互いに対向する第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
   前記第１基板及び前記第２基板の平面領域内に配列されて表示領域を構成する複数の表示画素と、
   前記表示領域内で前記複数の表示画素の間に設けられた複数の視角制御画素とを有し、
   前記液晶層内の液晶分子は、初期配向状態として前記第１基板及び前記第２基板の面内の所定方向に配列され、
   前記表示画素内には、所定色の着色膜が設けられ、さらに相互の電極間で電界を生じさせる共通電極と画素電極とが絶縁膜を介在させて前記第１基板上に設けられ、
   前記視角制御画素内には、前記第１基板上に第１電極が設けられ、前記第２基板上に前記第１電極との間で電界を生じさせる第２電極が設けられており、さらに当該視角制御画素に隣接する前記表示画素内の着色膜と同じ特性の着色膜であって一部に非着色領域を有する着色膜が設けられる
   液晶装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の液晶装置を有する電子機器。

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