JP2009025819A - 表示パネルおよびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルを形成する方法を提供する。
【解決手段】前記方法は、複数の開口部を有するバリア層を形成することを含む。カラーフィルター層と複数のブラックマトリクス構造とをバリア層上に形成し、カラーフィルター層は複数のユニットを有し、複数のブラックマトリクス構造は、複数のユニットの間にある。複数の開口部の第１幅および複数のブラックマトリクス構造の第２幅は、バリア層の第１開口率およびカラーフィルター層の第２開口率に基づき決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示パネルおよびその方法に関し、特にマルチビュー（ｍｕｌｔｉ−ｖｉｅｗ）表示パネルおよびその方法に関する。

表示パネルのマルチビュー（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｖｉｅｗｓ）は、バリア層によって得ることができる。バリア層における開口部が光を特定領域において出力することによって、パネルのその他素子と互いに組み合わせ、マルチビューを生成することができる。しかし、バリア層は、同時に一部の光を妨げるため、バックライトユニットでさらに高い発光輝度を提供することが必要になる。そのため、マルチビュー表示パネルのバックライトユニットは、通常、従来の表示パネルよりも多くの電力が消費される。

しかし、例えば、車載用表示パネルなど、放熱要求が高い応用については、消費電力が比較的低いことが必要とされる。すなわち、低消費電力のマルチビュー表示パネルが求められている。

本発明の目的は、低消費電力のマルチビュー表示パネルおよびその方法を提供することである。

本発明は、表示パネルを形成する方法を提供する。前記方法は、複数の開口部を有するバリア層を形成することを含む。複数のユニットを有するカラーフィルター層と、複数のユニットの間の複数のブラックマトリクス構造（black matrix structure）とをバリア層上に形成する。バリア層の第１開口率およびカラーフィルター層の第２開口率に基づき、複数の開口部の一第１幅および複数のブラックマトリクス構造の第２幅を決定する。

前記第１幅および第２幅は、次のステップに基づき決定することができる。第１幅と第２幅の差を決定する。第１開口率と第２開口率の積が最大となる第１幅を求める。表示パネルが少なくとも２つのビュー（ｖｉｅｗ）を生成することができ、且つ少なくとも２つのビューの間にある許容可能な重なりの箇所に基づきこの差を決定することができる。第１幅は、第２幅に実質的に等しくすることができる。

前記の方法は、複数のアレイ金属をカラーフィルター層の上に形成することをさらに含むことができ、複数のアレイ金属の少なくとも一部分は、複数のブラックマトリクス構造と重なる。また、バックライトユニットをバリア層の下または複数のアレイ金属の上に形成することができる。

その他にも、前記の方法は、複数のアレイ金属をバリア層とカラーフィルター層との間に形成することをさらに含むことができ、少なくとも一部分の複数のアレイ金属は、複数のブラックマトリクス構造と重なる。また、バックライトユニットをカラーフィルター層の上またはバリア層の下に形成することができる。

本発明はまた、バリア層と、バリア層上のカラーフィルター層とを含む表示パネルを提供する。バリア層は、複数の開口部を有する。カラーフィルター層は、複数のユニットと、複数のユニットの間の複数のブラックマトリクス構造とを有する。複数の開口部の第１
幅および複数のブラックマトリクス構造の第２幅は、バリア層の第１開口率およびカラーフィルター層の第２開口率に基づき決定する。

第１幅と第２幅との間の差を決定し、第１開口率と第２開口率の積が最大となる第１幅を求めることによって、前記第１幅および第２幅を決定することができる。表示パネルが少なくとも２つのビューを生成し、少なくとも２つのビューの間の許容可能な重なりの箇所に基づき前記差を決定することができる。第１幅は、第２幅に実質的に等しくすることができる。

前記表示パネルは、複数のアレイ金属をカラーフィルター層の上方にさらに含むことができ、複数のアレイ金属の少なくとも一部分は、複数のブラックマトリクス構造と重なる。また、表示パネルは、バックライトユニットをバリア層の下または複数のアレイ金属の上にさらに含むことができる。

その他にも、前記表示パネルは、複数のアレイ金属をバリア層とカラーフィルター層との間にさらに含むことができ、複数のアレイ金属の少なくとも一部分は、複数のブラックマトリクス構造と重なる。また、表示パネルは、バックライトユニットをカラーフィルター層の上またはバリア層の下にさらに含むことができる。

表示パネルの消費電力を減少させるために、バックライトユニットをさらに効率的に使用する方法を提供する必要がある。表示パネルの開口率を高めることは、バックライトユニットの有効利用に対し有用である。この層または構造における開口率は、透過領域における前記層または前記構造の総面積の比を参照する。本発明の具体的な実施例は、高められた開口率を有する表示パネルを形成する方法を提供し、次に述べる表示パネルを形成する。

マルチビュー表示パネルの開口率を高めるには、複数の開口部を有するバリア層と、パネルの複数のブラックマトリクス構造を有するカラーフィルター層を慎重に設計する必要があり、特に開口部の第１幅およびブラックマトリクス構造の第２幅に注意する必要がある。最大のシステム開口率を有するとき、バリア層およびカラーフィルターの設計が最適化される。システム開口率とは、バリア層の第１開口率とカラーフィルター層の第２開口率の積である。

先ず、第１幅と第２幅との間の差を決定する。この差は、パネルの素子の寸法および使用者の要求に基づき決定し、例えば、パネルが生成するビューの間の許容可能な重なりの箇所とする。

図１〜図３は、バリア層の開口部の第１幅が、カラーフィルター層のブラックマトリクス構造の第２幅よりも大きい、実質的に等しい、および小さいことをそれぞれ説明している。バリア層１０２、２０２および３０２は、複数の開口部１０４、２０４および３０４をそれぞれ有する。カラーフィルター層１０６、２０６および３０６は、複数のユニット１０８ａ、１０８ｂ、２０８ａ、２０８ｂ、３０８ａおよび３０８ｂをそれぞれ有する。ここでは、２つのビューのバリア層およびカラーフィルター層を生成するよう示されているが、本発明はその限りでない。

図１に示すように、開口部１０４の第１幅Ｗ_１がブラックマトリクス構造１１０の第２幅Ｗ_２よりも大きい場合、バリア層１０２とカラーフィルター層１０６とを組み合わせることによって生成されるビュー１およびビュー２が重なり合い、クロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が発生する。図２に示すように、第１幅Ｗ_１が第２幅Ｗ_２に実質的に等しい
場合、ビュー１およびビュー２は重なり合わず、且つ観察者にはブラックマトリクス構造２１０が見えないため、観察者にとって、実際上、継目なしに隣り合っている。図３に示すように、第１幅Ｗ_１が第２幅Ｗ_２よりも小さい場合、２つのビューの間に隙間（Ｇ_１＋Ｇ_２）が生まれる可能性がある。

例えば、図１に示す例のＤ度の重なりが受け入れられるものである場合、素子の寸法に基づき第１幅Ｗ_１と第２幅Ｗ_２との間の差を計算することができる。素子の寸法とは、例えば、バリア層１０２およびカラーフィルター層１０６の厚さ、ユニット（例えば、表示装置のサブピクセル）１０８ａおよび１０８ｂの寸法、およびバリア層１０２とカラーフィルター層１０６との間の距離である。

差（例えば、Ａ／１０）を決定した後、次の方法によって、システム開口率が最大となる第１幅Ｗ_１を求めることができる。システム開口率とは、第１開口率と第２開口率の積である。ここでは、Ａ（例えば、１０μｍ）は、作図された開口率の幅に対応する比較的高い極限値である。

先ず、曲線Ｌ_１を描く。曲線Ｌ_１は、バリア層の開口率と開口部の幅Ｗ_１との関係を示す（図４参照）。さらに、カラーフィルター層の開口率とブラックマトリクス構造の幅Ｗ_２との関係を示す曲線Ｌ_２を描く（図５参照）。その後、２本の曲線を同じ図の上に描き、２本の曲線のうちの１本を、決定した差に基づき移動させる。図６は、第１幅Ｗ_１が第２幅Ｗ_２よりもＡ／１０大きい工程を説明しており、曲線Ｌ_２を左にＡ／１０移動させる。すなわち、幅Ａにとって、曲線Ｌ_１は開口幅Ａを有するバリア層の開口率が約３５％であることを示し、且つ曲線Ｌ_２はバリア構造幅９Ａ／１０を有するカラーフィルター層の開口率が約３９％であることを示す。

次に、２本の曲線が示す数値を倍増し、曲線Ｌ３を得ることができる。これによって、システム開口率の最大値が簡単に分かる。例えば、本例における第１幅Ｗ_１が８．５Ａ／１０であるとき、最大値は１５％である。システム開口率とは、第１開口率と第２開口率の積である。そのため、８．５Ａ／１０の第１幅と７．５Ａ／１０の第２幅で、最大のシステム開口率が得られる。前記工程は、第１幅（開口部の幅）が第２幅（ブラックマトリクス構造の幅）よりも大きい例である。第１幅が第２幅に実質的に等しい場合、または第２幅よりも小さい場合、このシステムの幅が最適な開口率を有し、且つ同様の方法を利用して比較的小さい消費電力を求めることができる。

前記の実施例に基づき、カラーフィルター層およびバリア層を形成する以外に、複数のアレイ金属およびバックライトユニットをさらに形成することができる。図７〜１０は、これによって表示パネルを形成する４つの具体的な実施例を示す。これらの実施例において、ブラックマトリクス構造は、カラーフィルター層の各ユニットの間に存在しており、且つ図に示すように、開口部の幅はブラックマトリクス構造の幅に実質的に等しいが、開口部の幅は、実際の必要に応じて、ブラックマトリクス構造の幅より大きくすることも、小さくすることもできる。

図７は、後バリア層７０２を有する表示パネル７００を説明している。表示パネル７００は、バリア層７０２と、バリア層７０２の上のカラーフィルター層７０６とを含む。表示パネル７００は、カラーフィルター層７０６の上の複数のアレイ金属７１２と、バリア層７０２の下に形成されたバックライトユニット７１４とをさらに含む。バリア層７０２は、複数の開口部７０４を有する。カラーフィルター層７０６は、複数のユニット７０８ａおよび７０８ｂと、複数のユニット７０８ａおよび７０８ｂの間の複数のブラックマトリクス構造７１０とを有する。

アレイ金属７１２の光の反射によってもたらされるクロストークを減少するため、複数のアレイ金属７１２の少なくとも一部分は、複数のブラックマトリクス構造７１０と重なる。また、アレイ金属７１２の間に位置するＴＦＴのパネル７００の電極が含まれる可能性があるため、ブラックマトリクス構造７１０は、ＴＦＴがバックライトユニット７１４に暴露することを予防することができ、これによって、ＴＦＴの漏洩によってもたらされるコントラストおよびＮＴＳＣ比の低下を緩和する。

パネル７００にとって、バリア層７０２の開口部７０４の第１幅は、カラーフィルター層７０６のブラックマトリクス構造７１０の第２幅に実質的に等しい。しかし、前記のとおり、使用者の要求に基づき、第１幅は第２幅よりも大きくすることも、小さくすることもできる。

図８は、後バリア層８０２を有する表示パネル８００を説明している。表示パネル８００は、バリア層８０２と、バリア層８０２の上のカラーフィルター層８０６とを含む。表示パネル８００は、バリア層８０２とカラーフィルター層８０６との間の複数のアレイ金属８１２と、バリア層８０２の下に形成されたバックライトユニット８１４とをさらに含む。開口部８０４をそれぞれ有し、ブラックマトリクス構造８１０を有するバリア層８０２およびカラーフィルター層８０６の設計は、図７に示す具体的な実施例に相似しているが、実際の必要に応じて変更することもできる。

図９は、前バリア層９０２を有する表示パネル９００を説明している。表示パネル９００は、バリア層９０２の下のバリア層９０２およびカラーフィルター層９０６を含む。表示パネル９００は、バリア層９０２とカラーフィルター層９０６との間の複数のアレイ金属９１２をさらに含む。表示パネル９００は、カラーフィルター層９０６の下のバックライトユニット９１４をさらに含むことができる。開口部９０４をそれぞれ含み、ブラックマトリクス構造９１０を有するバリア層９０２およびカラーフィルター層９０６の設計は、図７に示す具体的な実施例に相似しているが、実際の必要に応じて変更することもできる。

図１０は、前バリア層１００２を有する表示パネル１０００を説明している。表示パネル１０００は、バリア層１００２と、バリア層１００２の下のカラーフィルター層１００６とを含む。表示パネル１０００は、カラーフィルター層１００６の下の複数のアレイ金属１０１２をさらに含む。表示パネル１０００は、複数のアレイ金属１０１２の下のバックライトユニット１０１４をさらに含むことができる。開口部１００４をそれぞれ含み、ブラックマトリクス構造１０１０を有するバリア層１００２およびカラーフィルター層１００６は、図７に示す具体的な実施例に相似しているが、実際の必要に応じて変更することもできる。

本発明に基づき決定したブラックマトリクス構造の幅は、アレイ金属の幅よりも広くすることができる。図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の幅広いブラックマトリクス構造の効果に基づく平面図である。図１１Ａは、ブラックマトリクス構造がなく、２つのサブピクセルを有する従来の表示パネルを示す。カラーフィルター層のユニット１１０８ａおよび１１０８ｂ上に、アレイ金属１１１２および電極１１１６を有する。アレイ金属１１１２が生成する光拡散によって、光学クロストークがもたらされる可能性がある。また、アレイ金属１１１２と電極１１１６との間の比較的小さな距離ｄ_１に、電子クロストークが含まれる可能性がある。しかし、図１１Ｂに示すように、本発明のブラックマトリクス構造１１１０に基づき、アレイ金属１１１２が生成する光の拡散を予防することができ、且つこれによって、光学クロストークが緩和される。それ以外に、ブラックマトリクス構造１１１０は、アレイ金属１１１２と電極１１１６との間に、比較的大きな距離ｄ_２を生成し、電気クロストークを緩和することができる。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、本発明に基づき高められたシステム開口率と低減された消費電力を示す表である。図１２Ａは、ブラックマトリクス構造の幅と７インチＷＶＧＡデュアルビュー（ｄｕａｌ−ｖｉｅｗｓ）表示パネルの開口率の配置を示す。ブラックマトリクス構造がないパネルでは、システム開口率およびカラーフィルター層の開口率（表中、「サブピクセル開口率」で示す）は、４．０６％しかない。システム開口率とは、バリア層の開口率の積である（表中、「バリア開口率」で示す）。しかし、本発明によるブラックマトリクス構造を有するパネルでは、ブラックマトリクス構造がアレイ金属（すなわちデータ線およびＶｓｃ線）よりも大幅に幅が広いとき、システム開口率は５．９７％であり、すなわち、ブラックマトリクス構造がないパネルのシステム開口率よりも１．２７倍高い。また、図１１２Ｂは、システム開口率および８インチＷＶＧＡデュアルビュー（ｄｕａｌ−ｖｉｅｗｓ）表示パネルの消費電力の配置を示す。システム開口率が高められた以外に、消費される電力も、ブラックマトリクス構造がないパネルの２４．２Ｗから、本発明によるブラックマトリクス構造を有するパネルの１３．８Ｗまで下がった。本発明を利用することによって、消費電力を顕著に下げることができる。

高められた開口率を有する表示パネルを形成する方法と、前記の形成された表示パネルの実施例を用いて、表示装置の水平方向で説明を行ったが、本発明は、表示装置の垂直方向にも応用することができる。垂直方向において、バリア層の開口の幅およびブラックマトリクス構造の幅も、本発明に基づき決定することができ、すなわち、バリア層の開口率と、ブラックマトリクス構造を含むカラーフィルター層の開口率に基づき、高められた開口率と低減された消費電力を有するマルチビュー表示パネルを得ることができる。

前記の内容は、比較的優れた具体的な実施例を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するためのものではない。本発明の主旨に基づき行われた同等の変更または修正は、特許請求の範囲に含まれる。

バリア層の開口部の第１幅がカラーフィルター層のブラックマトリクス構造の第２幅よりも大きい、バリア層およびカラーフィルター層を説明した断面図である。 バリア層の開口部の第１幅がカラーフィルター層のブラックマトリクス構造の第２幅に実質的に等しい、バリア層およびカラーフィルター層を説明した断面図である。 バリア層の開口部の第１幅がカラーフィルター層のブラックマトリクス構造の第２幅よりも小さい、バリア層およびカラーフィルター層を説明した断面図である。 バリア層の開口率とバリア層の開口部の幅との関係を描いた曲線Ｌ_１の曲線図である。 カラーフィルター層の開口率とカラーフィルター層の開口部の幅との関係を描いた曲線Ｌ_２の曲線図である。 曲線Ｌ_１と幅に対してＡ／１０移動した曲線Ｌ_２の積を描いた曲線Ｌ_３の曲線図である。 本発明による第１実施例の表示パネルを説明した断面図である。 本発明による第２実施例の表示パネルを説明した断面図である。 本発明による第３実施例の表示パネルを説明した断面図である。 本発明による第４実施例の表示パネルを説明した断面図である。 本発明による幅広いブラックマトリクス構造の効果を説明した平面図である。 本発明による幅広いブラックマトリクス構造の効果を説明した平面図である。 本発明により得られた高められたシステム開口率と低減された消費電力の関係を示す表である。 本発明により得られた高められたシステム開口率と低減された消費電力の関係を示す表である。

符号の説明

１０２，２０２，３０２，７０２，８０２，９０２，１００２…バリア層、１０４，２０４，３０４，７０４，８０４，１００４…複数の開口部、１０６，２０６，３０６，７０６，８０６，９０６，１００６…カラーフィルター層、１０８ａ，１０８ｂ，２０８ａ，２０８ｂ，３０８ａ，３０８ｂ，７０８ａ，７０８ｂ，１１０８ａ，１１０８ｂ…複数のユニット、１１０，２１０，３１０，７１０，８１０，９１０，１０１０，１１１０…ブラックマトリクス構造、７００，８００，９００，１０００…表示パネル、７１２，８１２，９１２，１０１２，１１１２…アレイ金属、７１４，８１４，９１４，１０１４…バックライトユニット、１１１６…電極、Ｗ_１…第１幅、Ｗ_２…第２幅。

Claims (16)

1. 表示パネルを形成する方法において、
   複数の開口部を有するバリア層を形成するステップと、
   複数のユニットを有するカラーフィルター層および該複数のユニットの間にある複数のブラックマトリクス構造を該バリア層上に形成するステップと、
   を含み、
   該複数の開口部の第１幅は、該バリア層の第１開口率に基づき決定され、且つ該複数のブラックマトリクス構造の第２幅は、該カラーフィルター層の第２開口率に基づき決定されることを特徴とする方法。
2. 該第１幅および該第２幅は、
   該第１幅と該第２幅の差を決定するステップと、
   該第１開口率と該第２開口率の積が最大となる該第１幅を求めるステップと、
   により決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 該表示パネルが少なくとも２つのビューを生成し、且つ該差が該少なくとも２つのビューの間の許容可能な重なりの箇所に基づき決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 複数の開口部を有するバリア層と、
   該バリア層の上にある複数のユニットを有するカラーフィルター層および該複数のユニットの間にある複数のブラックマトリクス構造と、
   を含み、
   該複数の開口部の第１幅は、該バリア層の第１開口率に基づき決定され、且つ該複数のブラックマトリクス構造の第２幅は、該カラーフィルター層の第２開口率に基づき決定されることを特徴とする表示パネル。
5. 該第１幅および該第２幅は、該第１幅と該第２幅の差を決定し、且つ該第１開口率と該第２開口率の積が最大となる該第１幅を求めることによって得られることを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。
6. 少なくとも２つのビューが該表示パネルによって生成され、且つ該差は、該少なくとも２つのビューの間の許容可能な重なりの箇所に基づき決定されることを特徴とする請求項５に記載の表示パネル。
7. 該第１幅が該第２幅に実質的に等しいことを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。
8. 該第１幅が該第２幅よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。
9. 該第１幅が該第２幅よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。
10. 該カラーフィルター層の上にある複数のアレイ金属をさらに含み、該複数のアレイ金属の少なくとも一部分が該複数のブラックマトリクス構造と重なることを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。
11. 該バリア層の下にあるバックライトユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の表示パネル。
12. 該複数のアレイ金属の上にあるバックライトユニットをさらに含むことを特徴とする請求
    項１０に記載の表示パネル。
13. 該バリア層と該カラーフィルター層との間にある複数のアレイ金属をさらに含み、該複数のアレイ金属の少なくとも一部分が該複数のブラックマトリクス構造と重なることを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。
14. 該カラーフィルター層の上にあるバックライトユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の表示パネル。
15. 該バリア層の下にあるバックライトユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の表示パネル。
16. 該第１幅および該第２幅は、該複数の開口部および該複数のブラックマトリクス構造の該表示パネルの水平方向、該表示パネルの垂直方向またはその組み合わせに沿った幅を参照することを特徴とする請求項４に記載の表示パネル。

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