JP2006178202A - 偏移設計されたカラーフィルタ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 コーナー画像焼付きが発生する問題を解決する液晶表示装置のカラーフィルタ構造を提供する。
【解決手段】 カラーフィルタ構造は、透明基板、ブラックマトリクスおよびブラックマトリクスにより区画された複数の色領域を備える。ブラックマトリクスグリッドは、複数の水平ブラックマトリクスストライプと複数の垂直ブラックマトリクスストライプとを交差させて形成される。それらの色領域は、対応するマトリックスグリッド中に形成された赤色、緑色または青色樹脂により形成される。各マトリックスグリッド中において、色を形成する樹脂は、隣接する一方の垂直ブラックマトリクスストライプによって被覆される領域が、隣接する他方の垂直ブラックマトリクスストライプによって被覆される領域よりも大きくなるように設置される。
【選択図】 図３Ｂ

Description

本発明は、液晶表示（ＬＣＤ）装置に関し、特に液晶表示装置の偏移設計されたカラーフィルタ構造に関する。

カラーフィルタ基板は、カラーＬＣＤ装置を製造するための重要な構成要素である。現在、薄膜トランジスタ液晶表示（thin film transistor LCD：ＴＦＴ−ＬＣＤ）装置は、ＬＣＤ装置において主要な形態であるため、ＴＦＴ−ＬＣＤのカラーフィルタ基板は、市場において潜在需要および発展性を有している。

従来のＬＣＤは、カラーフィルタ基板およびＴＦＴアレイ基板という二つの基板と、それらの間にある液晶層とを備える。図１Ａは、従来のカラーフィルタ基板の構造を示す。図１Ａに示すように、カラーフィルタ基板は、透明基板１００、ブラックマトリクス１０４およびブラックマトリクスにより区画された複数の色領域を備える。ブラックマトリクス１０４は、複数の水平ブラックマトリクスストライプ１０４ｂおよび複数の垂直ブラックマトリクスストライプ１０４ａからなる。水平ブラックマトリクスストライプ１０４ｂと垂直ブラックマトリクスストライプ１０４ａとが交差されてグリッド構造が形成され、複数の色領域１０２が形成される。赤色層１０２Ｒ、緑色層１０２Ｇまたは青色層１０２Ｂは、対応する色領域１０２上に形成される。着色層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂ上には、共通電極１０６が形成される。共通電極１０６は、ＬＣＤ装置を操作するときに液晶層を横切る電界を生成するのに使用される二つの電極のうちの一つである。

図１Ｂは、従来のカラーフィルタ基板を示す平面図であり、図２Ａは、従来のカラーフィルタ基板に発生する可能性がある問題を示した図１Ｂのパネルを線Ｖ−Ｖ’に沿って切ったときの断面図である。図１Ｂに示すように、ブラックマトリクス１０４は、グリッドパターン中のカラーフィルタ間に形成される。ブラックマトリクス１０４は、複数の水平ブラックマトリクスストライプ１０４ｂおよび複数の垂直ブラックマトリクスストライプ１０４ａからなる。水平ブラックマトリクスストライプ１０４ｂおよび垂直ブラックマトリクスストライプ１０４ａは、ＴＦＴパネルのゲートラインおよびソースラインに対応した位置にそれぞれ設置される。

図２Ａに示すように、従来のカラーフィルタ構造において、着色層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂは、光もれを防ぐために部分的に重なって隣接する垂直ブラックマトリクスストライプ１０４ａを覆わなければならない。電極として作用する導電層（図２Ａには図示せず）が、基板１００、着色層１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂ上に形成された後、ラビング工程が行われる。ラビング工程を行う前には、例えば、樹脂被覆などの配向膜が導電層上に形成される。樹脂被覆には、ＬＣＤ産業においてＰＩと略称されるポリイミドが通常含まれる。ラビング工程は、立毛布帛で覆われた金属ローラにより樹脂被覆を擦るか、樹脂被覆の表面に沿ってローラを前後に回転させることにより行われ、後に設けられる液晶分子が特定方向に向くように予めしておく。図２Ａに示すように、二つの隣接する垂直ブラックマトリクスストライプ１０４ａと重なった着色層１０２Ｂとが盛り上がった形状を有するため、ラビング方向が左から右のとき、二つの部分による高低差ｘおよび高低差ｙは、樹脂被覆がよく擦られない不良ラビング領域１０８、１１０を発生させる。ラビング方向が右から左のとき、不良ラビング領域は、不良ラビング領域１０８、１１０と反対の側に発生する。同様に、着色層１０２Ｒ、１０２Ｇもまた不良ラビング領域を発生させる。

上述した不良ラビング領域は、液晶表示装置上に表示されるフレーム中にコーナー画像焼付きという問題を発生させた。垂直ブラックマトリクスストライプ１０４ａが不良ラビング領域１１０を遮るため、光もれは発生しない一方、表示領域中の不良ラビング領域１０８には、光もれが発生してコーナー画像焼付きを発生させた。図２Ｂは、コーナー画像焼付きが発生している状態を示す。ＬＣＤパネルのランプが点灯されると、コーナー画像焼付き検査フレーム２００の四辺縁上には白ストライプ領域２０２、２０４が発生する。コーナー画像焼付き検査フレーム２００が全面黒フレーム２０６に切り換えられると、白ストライプ領域２０２、２０４のあるスポットは暗くならずにコーナー画像焼付き２０８の現象が発生する。これはパネルの四辺縁のＰＩ樹脂被覆が比較的厚いために、擦ることができない不良ラビング領域上の樹脂被覆の程度が甚だしく、コーナー画像焼付きが容易に発生する原因であった。

本発明の目的は、コーナー画像焼付きが発生する問題を解決する液晶表示装置のカラーフィルタ構造を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、液晶表示装置のカラーフィルタ構造を提供する。このカラーフィルタ構造は、透明基板、ブラックマトリクスおよびブラックマトリクスにより区画された複数の色領域を備える。ブラックマトリクスは、透明基板上に形成されて、複数の水平ブラックマトリクスストライプおよび複数の垂直ブラックマトリクスストライプを備える。水平ブラックマトリクスストライプと垂直ブラックマトリクスストライプとが交差してグリッド構造を形成し、複数の色領域が形成される。赤色層、緑色層または青色層は、対応する色領域に形成される。それらの着色層は樹脂材料からなる。各色領域において、樹脂は、一方の隣接する垂直ブラックマトリクスストライプの被覆される領域が他方の隣接する垂直ブラックマトリクスストライプの被覆される領域よりも大きくなるように設置される。

上述したことから明らかなように、本発明は以下の長所を有する。本発明のカラーフィルタ構造は、液晶表示装置のフレーム中にコーナー画像焼付きが発生する問題を防ぐことができる。本発明のカラーフィルタ構造は、カラーフィルタの異なる部分間の高低差を低減させることによりラビング品質が低下する問題を解決することができる。そのため、コーナー画像焼付きが発生するという問題を防ぐことができる。

本発明の実施形態は、液晶表示装置のカラーフィルタ構造を提供する。図３Ａは、本発明の一実施形態によるカラーフィルタ構造を示す平面図であり、図３Ｂは、図３Ａの構造を線Ｘ−Ｘ’に沿って切った状態を示す断面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、カラーフィルタ構造は、透明基板３００、ブラックマトリクス３０４およびブラックマトリクス３０４により区画された複数の色領域３０２を備える。ブラックマトリクス３０４は、透明基板３００上に形成されて、複数の水平ブラックマトリクスストライプ３０４ｂおよび複数の垂直ブラックマトリクスストライプ３０４ａを備える。水平ブラックマトリクスストライプ３０４ｂと垂直ブラックマトリクスストライプ３０４ａとが交差してグリッド構造を形成し、複数の色領域３０２が形成される。赤色層３０２Ｒ、緑色層３０２Ｇまたは青色層３０２Ｂの着色層は、対応する色領域に形成される。また、それらの着色層は樹脂材料からなる。透明基板３００は、ガラス基板または石英基板でもよい。ブラックマトリクスグリッド３０４は、クロムなどの不透明な金属からなり、透明基板３００上に堆積される。

透明基板３００上に形成される着色層を次に説明する。本実施形態では、先ずブラックマトリクスストライプ３０４ａ、３０４ｂを有する透明基板３００上に赤色樹脂が塗布され、パターニングされて赤色層３０２Ｒが形成される。次に、緑色樹脂が透明基板３００上に塗布され、パターニングされて赤色層３０２Ｒに隣接する位置に緑色層３０２Ｇが形成される。そして、青色樹脂が透明基板３００上に塗布され、パターニングされて赤色層３０２Ｒと緑色層３０２Ｇとの間に青色層３０２Ｂが形成される。ここで注意しなければならないことは、本発明の着色層の形成には別の方法を使用しても良いということである。

図３Ｂに示すように、着色層３０２Ｂ、３０２Ｒ、３０２Ｇは、光もれを防ぐために部分的に重なって隣接する垂直ブラックマトリクスストライプ３０４ａを覆わなければならない。図３Ｂにおいて、点線３１５は、従来技術の着色層の輪郭を示す。本実施形態の重要な特徴は、各着色層が、一方の隣接する垂直ブラックマトリクスストライプ３０４ａの被覆される領域が他方の隣接する垂直ブラックマトリクスストライプ３０４ａの被覆される領域よりも大きくなるように設置することにある。そのような着色層は、偏移設計（偏移またはオフセットに設計される）とよばれ、それは二つの隣接する垂直ブラックマトリクスストライプを覆う各カラーフィルタの二つの部分が対称的でないことを示す。例えば、図３Ｂに示すように、垂直ブラックマトリクスストライプ３０４ａの左側に隣接して重なっている青色フィルタ３０２Ｂの部分は、垂直ブラックマトリクスストライプ３０４ａの右側に隣接して重なっている部分よりも小さい。そのため、従来技術の着色層の輪郭と比べて、本実施形態の着色層は右側に偏移したように見えるため、偏移設計と呼ばれる。

次に、電極として作用する導電層（図３Ｂには図示せず）を透明基板３００および着色層３０２上に形成しなければならない。導電層は、一般にインジウム錫酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）層である。次にラビング工程が行われる。ラビング工程を行う前には、例えば、樹脂被覆などの配向膜が導電層上に形成される。

また、図３Ｂの偏移設計された着色層は、ブラックマトリクスストライプ３０４ａを覆う着色層の部分とその他の隣接する部分との高低差を低減させる効果を有する。青色層３０２Ｂを例に説明すると、二つの隣接するブラックマトリクスストライプ３０４ａと重なった両方の部分は、図３Ｂから明らかなように、盛り上がった形状を備えていない。そのため、従来技術の不良ラビング領域に対応した青色層３０２Ｂの各領域３１６、３１８は、高低差が大幅に低減される。ラビング方向が左から右のとき、表示領域中の領域３１６は大幅に低減された高低差を有し、配向膜を依然として擦ることができるため、領域３１６が不良ラビング領域になることを防ぐことができる。また、領域３１８の高低差も大幅に低減される。ブラックマトリクスストライプ３０４ａは領域３１８を遮るため、領域３１８が不良ラビング領域であっても光もれは発生しない。そのため、表示品質は低下しない。同様に、ラビング方向が左から右のときにも、赤色層３０２Ｒおよび青色層３０２Ｂはコーナー画像焼付きを防止することができる。

このように、本発明の実施形態は液晶表示装置のカラーフィルタ構造の形成方法を提供する。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、先ずブラックマトリクスが基板上に形成される。グリッド構造のブラックマトリクスは、複数の水平ブラックマトリクスストライプと複数の垂直ブラックマトリクスストライプとを交差させることにより形成される。ブラックマトリクスは複数の色領域を形成する。次に、複数の着色層が対応する色領域中に形成される。各着色層は、一方の隣接する前記垂直ブラックマトリクスストライプの被覆される領域が他方の隣接する前記垂直ブラックマトリクスストライプの被覆される領域よりも大きくなるように設置される。

上述した本発明の好適な実施形態から明らかなように、本発明は以下の長所を有する。本発明のカラーフィルタ構造は、カラーフィルタの異なる部分間の高低差を低減させることによりラビング品質が低下する問題を解決することができる。そのため、コーナー画像焼付きが発生するという問題を防ぐことができる。

本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術に熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

従来のカラーフィルタ基板の構造を示す模式図である。 図１Ａの構造を示す平面図である。 図１Ｂの構造を線Ｖ−Ｖ’に沿って切った状態を示す断面図である。 コーナー画像焼付きが発生している状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるカラーフィルタ構造を示す平面図である。 図３Ａの構造を線Ｘ−Ｘ’に沿って切った状態を示す断面図である。

符号の説明

３００ 透明基板、３０２ 色領域、３０２Ｇ 緑色層、３０２Ｒ 赤色層、３０２Ｂ 青色層、３０４ ブラックマトリクス、３０４ａ 垂直ブラックマトリクスストライプ、３０４ｂ 水平ブラックマトリクスストライプ、３１５ 点線、３１６、３１８ 領域、ｘ、ｙ 高低差

Claims (6)

1. 透明基板と、
   複数の水平ブラックマトリクスストライプと複数の垂直ブラックマトリクスストライプとが交差されて形成される複数のグリッドを有するブラックマトリクスと、
   前記グリッド中に、赤色、緑色および青色の順に配置された複数の色領域とを備える液晶表示装置のカラーフィルタ構造であって、
   各前記グリッド中において、前記色領域の色を形成する樹脂は、隣接する一方の前記垂直ブラックマトリクスストライプによって被覆される領域が隣接する他方の前記垂直ブラックマトリクスストライプによって被覆される領域よりも大きくなるように設置されることを特徴とする液晶表示装置のカラーフィルタ構造。
2. 前記透明基板および前記色領域上に導電層が形成されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置のカラーフィルタ構造。
3. 前記導電層は、インジウム錫酸化物層を含むことを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置のカラーフィルタ構造。
4. 前記透明基板は、ガラス基板または石英基板であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置のカラーフィルタ構造。
5. 前記ブラックマトリクスは、不透明な金属または不透明な樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置のカラーフィルタ構造。
6. 前記ブラックマトリクスは、クロムからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置のカラーフィルタ構造。

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