JP2013020187A - 液晶表示パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】1つの画素に4つのサブ画素を有する液晶表示パネルにおいて、輝度を向上するためのサブ画素における穴の面積比率のばらつきを低減する。
【解決手段】カラーフィルタ層は、互いに色の異なる第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bと第3フィルタ21Cとを含む。また、カラーフィルタ層はいずれかのフィルタと同色の第4フィルタ21Dと、4つのフィルタを区画するブラックマトリクス22とを含む。第4フィルタ21Dには穴23が形成されている。穴23はブラックマトリクス22の第1の線部22aに沿った方向に延びており、第1の線部22aが穴23の縁の一部を構成している。
【選択図】図4
【解決手段】カラーフィルタ層は、互いに色の異なる第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bと第3フィルタ21Cとを含む。また、カラーフィルタ層はいずれかのフィルタと同色の第4フィルタ21Dと、4つのフィルタを区画するブラックマトリクス22とを含む。第4フィルタ21Dには穴23が形成されている。穴23はブラックマトリクス22の第1の線部22aに沿った方向に延びており、第1の線部22aが穴23の縁の一部を構成している。
【選択図】図4
Description
本発明は液晶表示パネルの輝度を向上するための技術に関する。
液晶表示パネルの輝度を向上するために、赤、緑、青のサブ画素に加えて、白のサブ画素を有する液晶表示パネルの開発が進められている。下記特許文献1の液晶表示パネルでは、白サブ画素に白のカラーフィルタが配置されている。
上記特許文献1の技術では白のカラーフィルタを使用するので、製造工程が増え、コストが増す。そこで、他の3色のカラーフィルタのいずれか1つと同色のカラーフィルタを、上述の白サブ画素に相当するサブ画素に形成し、そのカラーフィルタに複数の穴を形成する構造が検討されている。このような構造によれば、コストを抑えながら、穴を透過する光によって輝度を向上できる。また、カラーフィルタに形成された穴の内側にはカラーフィルタを覆うオーバーコート層を形成できるので、穴の形成に起因する液晶層の厚さの増大を、抑えることができ、その結果、液晶層の応答速度の低下をも防ぐことができる。
ところが、穴はエッチングなどの処理においてカラーフィルタに形成される。そのような処理で形成された穴の縁の形状、すなわち穴の大きさは、意図したものからずれやすい。そのため、輝度を向上するためのサブ画素における穴の面積比率(ブラックマトリクスとカラーフィルタとが存在しない領域の割合)にばらつきが生じやすい。
本発明の目的は、輝度向上用のサブ画素における穴の面積比率のばらつきを抑えることのできる液晶表示パネルを提供することにある。
本発明に係る液晶表示パネルは、4つのサブ画素を各画素に有し、且つ、カラーフィルタ層を有する。前記カラーフィルタ層は、前記4つのサブ画素のうち3つのサブ画素の位置にそれぞれ配置された、互いに色の異なる第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタと第3のカラーフィルタと、前記4つのサブ画素のうち残りの1つのサブ画素の位置に形成された、前記3つのカラーフィルタのいずれかと同色の第4のカラーフィルタと、前記4つのカラーフィルタを区画するブラックマトリクスと、を含む。前記ブラックマトリクスは、前記第4のカラーフィルタに隣接するカラーフィルタと、当該第4のカラーフィルタと仕切る第1の線部を含む。前記第4のカラーフィルタには少なくとも1つの穴が形成され、前記少なくとも1つの穴は前記ブラックマトリクスの前記第1の線部に沿った方向に延びており、前記第1の線部が前記少なくとも1つの穴の縁の一部を構成している。ブラックマトリクスの第1の線部が穴の縁の一部を構成するので、穴の大きさのばらつきを低減することが可能となり、輝度を向上するためのサブ画素における穴の面積比率のばらつきを抑えることができる。
前記液晶表示パネルは、走査信号が印加されるゲート電極線と、映像信号が印加されるドレイン電極線とが格子状に形成された基板をさらに備えてもよい。そして、前記ブラックマトリクスの前記第1の線部は前記ドレイン電極線に沿って形成された部分であってもよい。ドレイン電極線に沿って形成される第1の線部は、ゲート電極線に沿って形成される線部に比べて長い。そのため、この構造によれば、穴の縁におけるブラックマトリクスによって構成される部分の割合を増すことができる。
また、前記ブラックマトリクスは前記ゲート電極線に沿って形成される第2の線部をさらに含み、前記ドレイン電極線の延伸方向における前記少なくとも1つの穴の端部は、前記第2の線部から離れていてもよい。この構造によれば、ゲート電極線の近傍の液晶層が、黒表示時に十分な光の遮蔽機能を果たしていない場合であっても、第4のカラーフィルタによってその光の透過を抑えることができる。
また、前記第4のカラーフィルタには、前記少なくとも1つの穴として、前記ゲート電極線の延伸方向で隣り合う複数の穴が形成されてもよい。この構造によれば、輝度を向上するためのサブ画素における穴の面積比率を増すことができる。
また、前記第4のカラーフィルタには、前記少なくとも1つの穴として、2つの穴が形成され、前記ブラックマトリクスは前記第1の線部として前記第4のカラーフィルタを挟んで互いに反対側に位置する2つの第1の線部を含み、前記2つの穴は、それぞれ前記2つの第1の線部に沿って形成されてもよい。この構造によれば、輝度を向上するためのサブ画素における穴の面積比率を増しながら、面積比率のばらつきを抑えることができる。
また、前記ブラックマトリクスは、その厚さにおいて前記第4のカラーフィルタよりも大きくてもよい。そして、前記カラーフィルタ層上にはオーバーコート層が形成されてもよい。この態様によれば、穴を形成することに起因する液晶層の厚さの増大を、抑えることができる。
また、前記4つのサブ画素は平面視でV字状であってもよい。そして、前記第1の線部は、その中途部で、前記残りの1つのサブ画素の形状に合わせてV字状に屈曲し、前記少なくとも1つの穴は前記第1の線部に合わせて屈曲してもよい。この構造によれば、視野角による波長依存性を低減しながら、穴の大きさのばらつきを低減することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施形態に係る液晶表示パネル1を構成するTFT基板10の平面図である。図2は図1に示すII−II線を切断面とする液晶表示パネル1の断面図である。図3は図1に示すIII−III線を切断面とする液晶表示パネル1の断面図である。図4は液晶表示パネル1を構成するカラーフィルタ基板20の平面図である。
図2に示すように、液晶表示パネル1は互いに向き合うTFT基板10とカラーフィルタ基板20とを有している。TFT基板10とカラーフィルタ基板20は透明基板(例えばガラス基板)である。TFT基板10とカラーフィルタ基板20との間には、液晶層3が配置されている。TFT基板10の液晶層3とは反対側の面には偏光板4が貼り付けられ、カラーフィルタ基板の液晶層3とは反対側の面には偏光板5が貼り付けられている。
図1に示すように、液晶表示パネル1では1画素に4つのサブ画素P1、P2、P3、P4が形成されている。図1及び図2に示すように、TFT基板10には液晶を駆動するためのスイッチとして機能する薄膜トランジスタ(TFT)が形成され、TFTはサブ画素のそれぞれに設けられている。
図1に示すように、TFT基板10には、TFTをオン/オフするための走査信号が印加される複数のゲート電極線11が形成されている。また、TFT基板10には、各サブ画素の階調値に対応した映像信号が印加される複数のドレイン電極線12が形成されている。ゲート電極線11とドレイン電極線12は格子状に形成されている。
この例の液晶表示パネル1はIPS(In Plane Switching)方式の液晶表示パネルであり、TFT基板10の各サブ画素には、図2に示すように、共通電極13と、共通電極13と対向する画素電極18とが形成されている。共通電極13と画素電極18はITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電膜で形成されている。
この例の液晶表示パネル1では、共通電極13は、ゲート電極線11とともに、TFT基板10上に形成されている。共通電極13とゲート電極線11上には、これらを覆うゲート絶縁膜14が形成されている。なお、ゲート電極線11とTFT基板10との間にも、共通電極13と同様の透明導電膜が形成されている。図2に示すように、ゲート絶縁膜14上には上述のドレイン電極線12と、アモルファスシリコンや微結晶シリコンなどの半導体層15とが形成されている。半導体層15はゲート電極線11の上方に位置している(図1及び図2参照)。半導体層15上には、ソース電極16と、ドレイン電極線12から半導体層15上に延びるドレイン電極12aと、が形成されている。ドレイン電極線12、ソース電極16、及び半導体層15上には、SiO2などの半導体酸化物又はSiNなどの半導体窒化物で形成され、これらを覆う保護絶縁膜17が形成されている。保護絶縁膜17上に上述した画素電極18が形成されている。画素電極18は保護絶縁膜17に形成されたスルーホール17aを通してソース電極16に接続されている。図1及び図2に示すように、画素電極18には複数のスリット18aが形成されている。この例では、スリット18aは、図1に示すように、一方のドレイン電極線12から他方のドレイン電極線12に向かって延び、また、ゲート電極線11に対して斜めに形成されている。なお、本明細書ではゲート電極線11と格子状に形成される電極線12をドレイン電極線と称するが、この電極線12はソース電極線と称されてもよい。この場合、電極12aはソース電極であり、電極16がドレイン電極である。
TFT基板10の構造は以上説明したものに限られない。例えば、保護絶縁膜17上には、画素電極18に加えて、ドレイン電極線12を覆い且つ共通電極13と同電位に設定される第2の共通電極が形成されてもよい。このような第2の共通電極によれば、ドレイン電極線12を流れる信号によって液晶層3に生じる不要な電界を遮蔽できる。また、画素電極18がゲート電極線11とともにTFT基板10上に形成され、共通電極13が液晶層3側に形成されてもよい。また、この説明では、液晶表示パネル1はIPS方式であるが、本発明はVA(Vertical Alignment)方式などその他の駆動方式に適用されてもよい。
上述したように、液晶表示パネル1はTFT基板10と対向するカラーフィルタ基板20を有している。図3及び図4に示すように、カラーフィルタ基板20上には、すなわちカラーフィルタ基板20の液晶層3側の面には、カラーフィルタ層21が形成されている。カラーフィルタ層21は互いに色の異なる3つのカラーフィルタを含んでいる。すなわち、カラーフィルタ層21は第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bと第3フィルタ21Cとを含んでいる。第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bと第3フィルタ21Cはそれぞれ赤、緑、青のフィルタである。第1フィルタ21Aと第2フィルタ21Bと第3フィルタ21Cは、1画素を構成する4つのサブ画素P1,P2,P3,P4のうち3つのサブ画素P1,P2,P3の位置にそれぞれ配置されている。なお、フィルタ21A,21B,21Cには染料や顔料などいずれの材料が用いられてもよい。
また、カラーフィルタ層21は、図3及び図4に示すように、残りのサブ画素P4の位置に形成される第4フィルタ21Dを有している。第4フィルタ21Dは上述の3つのフィルタ21A,21B,21Cのいずれかと同色のフィルタである。この例では、第4フィルタ21Dは青の色材からなる第3フィルタ21Cと同色のフィルタである。これにより、第3フィルタ21Cを形成する工程と同じ工程で第4フィルタ21Dを形成することが可能となる。
この例では、図4に示すように、サブ画素P1,P2,P3,P4はストライプ配列を有している。すなわち、サブ画素P1,P2,P3,P4は1方向(ゲート電極線11の延伸方向)に並んでいる。第4フィルタ21Dが配置されるサブ画素P4は1画素における端部に位置するサブ画素である。
カラーフィルタ層21は、さらに4つのフィルタ21A,21B,21C,21Dを区画するブラックマトリクス22を含んでいる。ブラックマトリクス22には、例えば、金属クロムや、カーボンやチタンを含む樹脂ブラック、ニッケルなどの金属材料を用いることができる。図4に示すように、ブラックマトリクス22は、隣接する2つのサブ画素を区画する複数の第1線部22aを有している。換言すると、第1線部22aは隣接する2つのフィルタを仕切っている。この例では、複数の第1線部22aはそれぞれドレイン電極線12に沿って形成され、ゲート電極線11の延伸方向に並ぶフィルタ21A,21B,21C,21Dを仕切っている(図3参照)。ブラックマトリクス22は、複数の第1線部22aと交差して格子状をなす複数の第2線部22bをさらに含んでいる。複数の第2線部22bはそれぞれゲート電極線11に沿って形成されている。第2線部22bはドレイン電極線12の延伸方向に並ぶフィルタ21A,21B,21C,21Dを仕切っている。
図3及び図4に示すように、第4フィルタ21Dには、当該第4フィルタ21Dをその厚さ方向に貫通するスリット状の穴23が形成されている。穴23は第1線部22aに沿った方向に延びている。穴23は第1線部22aに近接して形成されており、第1線部22aが穴23の縁の一部を構成している。この例では、穴23の、第1線部22a側の縁の全体が、第1線部22aによって構成されている。ブラックマトリクスの線幅は、一般的に、フィルタの形状よりも高い精度を得ることができる。そのため、上述のように第1線部22aを穴23の縁として機能させる構造によれば、穴23を第1線部22aと第2線部22bとから離れた位置に形成する構造に比べて、穴23の大きさのばらつきを抑えることができる。
なお、第4フィルタ21Dは、上述したように、第3フィルタ21Cと同色である。この例ではこれらのフィルタ21D,21Cは青のカラーフィルタである。青のカラーフィルタは他の2色のフィルタに比べて光の透過率が低い。そのため、第4フィルタ21Dが画像に与える影響を低減できている。
図3に示すように、カラーフィルタ層21上にはオーバーコート層24が形成されている。すなわち、カラーフィルタ層21の液晶層3側の面はオーバーコート層24が塗布されている。オーバーコート層24を形成するオーバーコート剤は穴23の内側にも形成されている。そのため、サブ画素P4の全体が開口した構造に比べて、すなわち第4フィルタ21Dが全く存在しない構造に比べて、穴23の位置に形成される、オーバーコート層24の凹部24aの深さを低減できる。その結果、液晶層3の応答速度の低下を抑えることができる。
上述したように、第1線部22aはドレイン電極線12に沿って形成されている。サブ画素がストライプ配列される液晶表示パネルでは、各サブ画素はドレイン電極線12に沿った方向に細長いため、第1線部22aは図4に示すように第2線部22bよりも長くなる。そのため、第1線部22aを穴23の縁の一部として機能させることによって、穴23の縁におけるブラックマトリクス22で構成される部分の割合を、増し易くなる。
なお、この例の液晶表示パネル1では、図4に示すように、サブ画素P1,P2,P3,P4は矩形であり、第1線部22aとドレイン電極線12は直線的に形成されている。穴23は第1線部22aに沿って直線的に延びており、略矩形である。
図4に示すように、穴23の一方の端部23bと他方の端部23cは、ドレイン電極線12の延伸方向におけるサブ画素の中心線Cを挟んで互いに反対側に位置している。穴23は一方の端部23bから他方の端部23cまで続く1つの穴である。すなわち、1つの第1線部22aに沿って1つの穴23だけが形成され、当該穴23が一方の端部23bから他方の端部23cまで延びている。その構造によれば、穴23がドレイン電極線12の延伸方向の途中で切れている構造に比べて、穴23の縁におけるブラックマトリクス22で構成される部分の割合を、さらに増すことができる。
第4フィルタ21Dには、ゲート電極線11の延伸方向(図4においてX方向)で隣り合う複数(この例では2つ)の穴23が形成されている。これにより、サブ画素P4における穴23の面積比率を増すことができる。2つの穴23は、第4フィルタ21Dを挟んで互いに反対側に位置する2つの第1線部22aに沿ってそれぞれ形成されている。そして、2つの第1線部22aが、2つの穴23の縁の一部としてそれぞれ機能している。
図4に示すように、2つの穴23は同じ形状を有し、且つ、平行に形成されている。この例の穴23は、上述したように、第1線部22aに沿った方向に細長い矩形の穴である。そのため、2つ穴23の間に位置する第4フィルタ21Dの幅は、ドレイン電極線12の延伸方向(図4においてY方向)において概ね均一である。その結果、穴23の幅を大きくしながらサブ画素P4における穴23の面積比率を向上することが、容易となっている。また、穴23が矩形であるので、穴23の面積を確保することが容易となっている。
図4に示すように、穴23の端部23b,23cは、ブラックマトリクス22の第2線部22bから離れている。すなわち、穴23の端部23b,23cと第2線部22bとの間には、第4フィルタ21Dの端部21aが形成されている。そのため、第4フィルタ21Dの端部21aは第2線部22bに沿って形成されている。また、第4フィルタ21Dの端部21aは、一方の第1線部22aから、それとは反対側に位置する第1線部22aまで続いている。そのため、ゲート電極線11の近傍の液晶層3が、黒表示時に十分な光の遮蔽機能を果たしていない場合であっても、第4フィルタ21Dによってその光の透過を抑えることができる。
上述したように、カラーフィルタ層21上にはオーバーコート層24が形成されている。図3に示すように、ブラックマトリクス22の厚さは、第4フィルタ21Dの厚さよりも大きい。この例では、ブラックマトリクス22の厚さは、他の3つのフィルタ21A,21B,21Cの厚さよりも大きく、ブラックマトリクス22はフィルタ21A,21B,21C,21Dよりも液晶層3に向かって突出している。この構造によれば、オーバーコート層24の凹部24aの深さをさらに低減でき、サブ画素P4での液晶層3の応答速度の低下を抑えることができる。
さらに、この例では、第4フィルタ21Dの厚さは、フィルタ21A,21Bの厚さよりも大きい。そのため、サブ画素P4での液晶層3の応答速度が凹部24aの存在によって遅くなることを、さらに効果的に抑えることができる。なお、上述したように、第4フィルタ21Dは第3フィルタ21Cと同じ工程で形成されるため、第4フィルタ21Dの厚さと第3フィルタ21Cの厚さは同じである。
図5及び図6は液晶表示パネル1の変形例を示す図である。図5は当該変形例の液晶表示パネルを構成するTFT基板110の平面図である。図6は当該変形例を構成するカラーフィルタ基板120の平面図である。なお、これらの図では、これまで説明した箇所と同一の箇所には同一符号を付している。以下では液晶表示パネル1と異なる点についてのみ説明し、その他の点は液晶表示パネル1と同様である。
図5に示すように、この例のTFT基板110では、各サブ画素P1,P2,P3,P4は平面視において略V字状である。詳細には、各サブ画素P1,P2,P3,P4はゲート電極線11の延伸方向に開いたV字状となっている。そのため、画素電極118も平面視で略V字状となっている。また、ドレイン電極線112は、サブ画素P1,P2,P3,P4がV字状となるように、その中途部で屈曲している。なお、この例では、画素電極118に形成されたスリット118aは一方のゲート電極線11から他方のゲート電極線11に向かって延びている。また、スリット118aはドレイン電極線12と同様に屈曲している。
図6に示すように、ブラックマトリクス122が有する第1線部122aはサブ画素P1,P2,P3,P4の形状に合わせて屈曲している。すなわち第1線部122aはドレイン電極線112に沿って形成され、ドレイン電極線112と同様にその中途部で屈曲している。
この例においても、第4フィルタ21Dには穴123が形成されている。穴123は第1線部122aに沿って形成され、第1線部122aに合わせてその中途部で屈曲している。そのため、穴123も略V字状となっている。
穴23と同様に、穴123は第1線部122aに近接しており、穴123の縁の一部、すなわち第1線部122a側の縁は、当該第1線部122aによって構成されている。この例においても、第4フィルタ21Dには2つの穴123が形成されている。2つの穴123は、それぞれ、第4フィルタ21Dを挟んで互いに反対側に位置する2つの第1線部122aに沿って形成されている。2つの穴123は同じ形状である。すなわち、2つの穴123は共に略V字状である。そのため、2つの穴123の間の部分では、第4フィルタ21Dの幅はドレイン電極線112の延伸方向において均等である。
なお、本発明は以上説明した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。
例えば、以上の説明ではブラックマトリクス22,122の厚さはフィルタ21A,21B,21C,21Dの厚さよりも大きかった。しかしながら、ブラックマトリクス22の厚さはフィルタ21A,21B,21C,21Dの厚さよりも小さくてもよい。
また、以上の説明では、第4フィルタ21Dには2つの穴23,123が形成されていた。しかしながら、第4フィルタ21Dにはさらに多くの穴が形成されてもよい。
また、第4フィルタ21Dに形成される複数の穴は、ドレイン電極線12の延伸方向に並んでもよい。
1 液晶表示パネル、4,5 偏光板、3 液晶層、10 TFT基板、11 ゲート電極線、12 ドレイン電極線、13 共通電極、14 ゲート絶縁膜、15 半導体層、16 ソース電極、17 保護絶縁膜、18 画素電極、20 カラーフィルタ基板、21 カラーフィルタ層、21A 第1フィルタ、21B 第2フィルタ、21C 第3フィルタ、21D 第4フィルタ、21a 端部、22 ブラックマトリクス、22a 第1線部、22b 第2線部、23 穴、23b,23c 端部、24 オーバーコート層、P1,P2,P3,P4 サブ画素、110 TFT基板、112 ドレイン電極線、118 画素電極、120 カラーフィルタ基板、122 ブラックマトリクス、122a 第1線部、123 穴。
Claims (7)
- 4つのサブ画素を各画素に有し、且つ、カラーフィルタ層を有する液晶表示パネルにおいて、
前記カラーフィルタ層は、
前記4つのサブ画素のうち3つのサブ画素の位置にそれぞれ配置された、互いに色の異なる第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタと第3のカラーフィルタと、
前記4つのサブ画素のうち残りの1つのサブ画素の位置に形成された、前記3つのカラーフィルタのいずれかと同色の第4のカラーフィルタと、
前記4つのカラーフィルタを区画するブラックマトリクスと、を含み、
前記ブラックマトリクスは、前記第4のカラーフィルタに隣接するカラーフィルタと、当該第4のカラーフィルタとを仕切る第1の線部を含み、
前記第4のカラーフィルタには少なくとも1つの穴が形成され、
前記少なくとも1つの穴は前記ブラックマトリクスの前記第1の線部に沿った方向に延びており、前記第1の線部が前記少なくとも1つの穴の縁の一部を構成している、
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 請求項1に記載の液晶表示パネルにおいて、
走査信号が印加されるゲート電極線と、映像信号が印加されるドレイン電極線とが格子状に形成された基板をさらに備え、
前記ブラックマトリクスの前記第1の線部は前記ドレイン電極線に沿って形成された部分である、
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 請求項2に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記ブラックマトリクスは前記ゲート電極線に沿って形成される第2の線部をさらに含み、
前記ドレイン電極線の延伸方向における前記少なくとも1つの穴の端部は、前記第2の線部から離れている、
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 請求項2又は3に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記第4のカラーフィルタには、前記少なくとも1つの穴として、前記ゲート電極線の延伸方向で隣り合う複数の穴が形成されている、
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 請求項4に記載の液晶表示パネルにおいて、
前記第4のカラーフィルタには、前記少なくとも1つの穴として、2つの穴が形成され、
前記ブラックマトリクスは前記第1の線部として前記第4のカラーフィルタを挟んで互いに反対側に位置する2つの第1の線部を含み、
前記2つの穴は、それぞれ前記2つの第1の線部に沿って形成されている、
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の液晶表示パネルにおいて、
前記ブラックマトリクスは、その厚さにおいて、前記第4のカラーフィルタよりも大きく、
前記カラーフィルタ層上にはオーバーコート層が形成されている、
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 請求項2乃至4のいずれかに記載の液晶表示パネルにおいて、
前記4つのサブ画素は平面視でV字状であり、
前記第1の線部は、その中途部で、前記残りの1つのサブ画素の形状に合わせてV字状に屈曲しており、
前記少なくとも1つの穴は前記第1の線部に合わせて屈曲している、
ことを特徴とする液晶表示パネル。
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