JP2015031914A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線カップリングで発生した電荷による表示画像への影響が低減された液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１０は、画素電極１３１を有するＴＦＴ基板１３０と、ＴＦＴ基板１３０の上に設けられる液晶層１２０と、液晶層１２０の上に設けられるカラーフィルタ基板１１０と、を含み、カラーフィルタ基板１１０は、光の透過を制限する材料からなる光非透過層１１２を有し、光非透過層１１２は、光を透過する色レジスト１１４，１１５，１１６が充填された孔部１１７を有する表示領域１１８と、表示領域１１８を囲む枠状の非表示領域１１９と、を有し、枠状の非表示領域１１９の一辺に、該辺に沿って、光非透過層１１２を貫通するスリット３００が形成され、スリット３００は、色レジスト１１６と同材料からなる部材により充填されている。【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、バックライトから照射される光の液晶層における透過／非透過を、該液晶層に印加する電界によって制御することで、その表示面に画像を表示する装置である。

特許文献１には、カラーフィルタの、表示領域を囲む非表示領域に、ブラックマトリクスが形成される液晶表示装置が開示されている。特許文献２には、表示領域を囲む非表示領域に、カラーフィルターパターンが積層された光漏れ防止パターンが形成される液晶表示装置が開示されている。

特開２００９−４８１７８号公報 特開２０１３−３７３６４号公報

図８は、従来の液晶表示装置５０の構成の一例を示す断面図である。液晶表示装置５０は、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式による表示を行う表示装置である。液晶表示装置５０は、カラーフィルタ基板５１０、液晶層５２０、ＴＦＴ基板５３０、バックライト５４０、シール部材５５０、およびフレーム５６０を有する。

ＴＦＴ基板５３０は、画素電極５３１、保護絶縁膜５３２、コモン電極５３３、ゲート絶縁膜５３４、ゲート配線層５３５、およびＴＦＴガラス５３６を有する。

カラーフィルタ基板５１０は、カラーフィルタガラス５１１、光非透過層５１２、および平坦化膜５１３を含み、光非透過層５１２には、それぞれが赤、緑、青に対応する３種の色レジスト５１４，５１５，５１６のいずれかが充填された孔部５１７が例えばマトリクス状に形成される。

液晶表示装置５０において、液晶層５２０の光の透過／非透過は、画素電極５３１と、コモン電極５３３と、の電位差により発生する、図８における水平方向の電界により制御される。そして、液晶層５２０を透過したバックライト５４０の光が、さらに色レジスト５１４，５１５，５１６を透過することで、表示面に画像が表示される。

ここで、液晶表示装置５０において画像を表示する際、画素電極５３１の電位を制御するトランジスタを動作させる信号が、ゲート配線層５３５に形成されるゲート配線を伝搬する。ゲート配線においてパルス状の信号が印加された場合、該ゲート配線における配線カップリングで発生する電荷６００が、光非透過層５１２を図８において矢印で示すように伝搬し、電荷６００と画素電極５３１との間で電界が発生する。上述のとおり液晶表示装置５０において、画像の表示は液晶層５２０の光の透過／非透過を画素電極５３１とコモン電極５３３との間の電界によって制御することで行われるが、この電荷６００と画素電極５３１との間の電界が液晶層５２０に対して印加されることによって液晶層５２０の分子配列が変化し、その結果、表示される画像において意図しない色の表示（変色）が発生することがある。

本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、配線カップリングで発生した電荷６００による表示画像への影響が低減された液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願発明に係る液晶表示装置は、画素電極を有するＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板の上に設けられる液晶層と、前記液晶層の上に設けられるカラーフィルタ基板と、を含む液晶表示装置であって、前記カラーフィルタ基板は、光の透過を制限する材料からなる光非透過層を有し、前記光非透過層は、光を透過する色レジストが充填された孔部を有する表示領域と、前記表示領域を囲む枠状の非表示領域と、を有し、前記枠状の非表示領域の一辺に、該辺に沿って、前記光非透過層を貫通する溝が形成され、前記溝は、前記色レジストと同材料からなる部材により充填されている。

本発明によれば、配線カップリングで発生した電荷の移動が光非透過層に形成される溝により遮られ、表示画像への影響が低減される。

また、本発明の一態様では、前記ＴＦＴ基板は、前記画素電極の電位を制御するトランジスタと、前記トランジスタを駆動する駆動回路と、を接続する配線を有し、前記一辺は、前記ＴＦＴ基板の前記配線が形成される領域と対向する。

本発明によれば、溝が形成される一辺と対向する領域に形成される配線に起因する電荷による、表示画像への影響が低減される。

また、本発明の一態様では、前記表示領域の前記孔部に充填される前記色レジストは、光を透過して青を発色する色レジストを含み、前記溝を充填する前記部材は、前記青を発色する色レジストと同材料からなる部分を含む。

本発明によれば、溝を透過するバックライトの光が青色になり、溝に対応する領域が視認される場合に、溝を透過した光に起因する表示が目立たない。

また、本発明の一態様では、前記表示領域の前記孔部に充填される前記色レジストは、それぞれが光を透過して青を含む複数種の色を発色する複数の色レジストを含み、前記溝を充填する前記部材は、前記青を発色する色レジストを含む複数種の色レジストが重畳して形成されることを特徴とする液晶表示装置。

本発明によれば、溝を透過するバックライトの光の色が複数の混色となり、溝に対応する領域が視認される場合に、溝を透過した光に起因する表示が目立たない。

また、本発明の一態様では、前記駆動回路は、前記トランジスタのゲート端子へ信号を供給する回路である。

本発明によれば、ゲート信号に起因する電荷の、表示画像への影響が低減される。

また、本発明の一態様では、前記カラーフィルタの非表示領域は光非透過部材からなり、前記溝を充填する前記部材の厚みと、前記孔部に充填される色レジストの厚みと、の差分が所定の値以下である。

本発明によれば、溝を充填する部材により液晶表示装置の厚みが増加することが回避される。

また、本発明の一態様では、前記溝に充填される前記色レジストと同一の構成を有する色レジストの層が、前記表示領域の所定の位置に形成される。

本発明によれば、カラーフィルタ基板と、ＴＦＴ基板と、の間隔を維持するスペーサがカラーレジストの層と同様の構成で実現される。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の光非透過層の表面を示す図である。 図３の領域Ｘの拡大図である。 本発明の実施形態に係るカラーフィルタ基板の光非透過層の構造の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るカラーフィルタ基板の光非透過層の構造の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るカラーフィルタ基板の光非透過層の構造の例を示す図である。 従来の液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１０を示す図である。液晶表示装置１０は、表示面１００の外周を覆う枠状のフレーム１６０を有する。

図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示す断面図である。液晶表示装置１０は、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式による表示を行う表示装置である。液晶表示装置１０は、カラーフィルタ基板１１０、液晶層１２０、ＴＦＴ基板１３０、バックライト１４０、シール部材１５０、およびフレーム１６０を有する。

ＴＦＴ基板１３０は、画素電極１３１、保護絶縁膜１３２、コモン電極１３３、ゲート絶縁膜１３４、画素電極１３１の電位を制御するトランジスタにゲート信号を供給するゲート配線１３７を有するゲート配線層１３５、およびＴＦＴガラス１３６を有する。

液晶表示装置１０において、液晶層１２０の厚みは２．５〜４．０μｍ、保護絶縁膜１３２の厚みは０．２〜０．５μｍ、ゲート絶縁膜１３４の厚みは０．２〜０．４μｍ、ゲート配線層１３５の厚みは０．２〜０．４μｍ、ＴＦＴガラス１３６の厚みは０．７ｍｍ以下である。

カラーフィルタ基板１１０は、カラーフィルタガラス１１１、光非透過層１１２、および平坦化膜１１３を含み、光非透過層１１２は、光の透過を制限する非透過部材からなる層に、それぞれが光を透過して赤、緑、青を発色する３種の色レジスト１１４，１１５，１１６のいずれかが充填された孔部１１７が、例えばマトリクス状に形成される。

液晶表示装置１０において、液晶層１２０の光の透過／非透過は、画素電極１３１と、コモン電極１３３と、の電位差により発生する、図２における水平方向の電界により制御される。そして、液晶層１２０を透過したバックライト１４０の光が、さらに色レジスト１１４，１１５，１１６を透過することで、表示面１００に画像が表示される。

ここで、光非透過層１１２の非透過部分の厚みは１〜１．５μｍ、色レジスト１１４，１１５，１１６の部分の厚みは２．５〜３．５μｍである。平坦化膜１１３の厚みは１〜２．５μｍである。

図３は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１０の光非透過層１１２の表面を示す図である。光非透過層１１２は、光を透過して画像を表示する表示領域１１８と、表示領域１１８を囲む枠状の非表示領域１１９を有する。液晶表示装置１０において、非表示領域１１９は、フレーム１６０に覆われる。図４は、図３の領域Ｘの拡大図である。

枠状の非表示領域１１９の、ゲート配線層１３５上のゲート配線１３７が形成される領域と対向する一辺には、光非透過層１１２を貫通するスリット（溝）３００が形成されている。さらに、スリット３００には、孔部１１７を充填する、青を発色する色レジスト１１６と同一材料である色レジスト１１６が充填されている。

ここで光非透過層１１２を形成する樹脂系材料の体積抵抗率は約３．６×１０^１１Ω／ｃｍ^３、色レジスト１１６の体積抵抗率は約２．３×１０^１５Ω／ｃｍ^３、平坦化膜１１３の体積抵抗率は約１．２×１０^１５Ω／ｃｍ^３である。

本発明に係る液晶表示装置１０において画像を表示する際、画素電極１３１の電位を制御するトランジスタに入力されるゲート信号が、ゲート配線層１３５上のゲート配線１３７を伝搬する。ゲート配線１３７においてパルス状の信号が印加された場合、該ゲート配線１３７における配線カップリングで電荷２００が発生するが、電気抵抗の高い色レジスト１１６が充填されたスリット３００があるために、これらの電荷２００が表示領域１１８に伝搬することはない。よって電荷２００による表示画像への影響は発生しない。

さらに、液晶表示装置１０において、スリット３００には色レジスト１１６が充填されているため、スリット３００を通過した光は青色となる。よって例えば表示面に接近した視聴者が図２における矢印Ｙの方向の視線により非表示領域１１９を視認したときに、スリット３００を通過した光が目立つことはない。

また、スリット３００内の色レジスト１１６は、表示領域内の孔部１１７に充填される色レジスト１１６と同等の構成を有し、孔部１１７への色レジスト１１６の充填工程と同一の工程によって行われる。従って、本発明に係る色レジスト１１６が充填されたスリット３００を有する液晶表示装置１０は、従来の液晶表示装置と同様の工程で、すなわち新たな工程を追加することなく製造することができる。

以上の構成によれば、配線カップリングで発生した電荷２００による表示画像への影響が低減された液晶表示装置１０が提供される。

なお、上記の実施形態においては、スリット３００に青を発色する色レジスト１１６が充填された構成が示されたが、本発明はこれに限定されず、他の色を発色する色レジスト１１４または色レジスト１１５が充填された構成としてもよいし、複数種の色レジストが重畳された構成としてもよい。

図５乃至７は、本発明の実施形態に係るカラーフィルタ基板１１０の光非透過層１１２の構造の例を示す図である。

図５は、上述の実施形態に係る光非透過層１１２の構造を示す図である。光非透過層１１２は、光非透過部材１１２−１を貫通する孔部１１７およびスリット３００を有する。孔部１１７は赤に対応する色レジスト１１４で充填され、スリット３００は青に対応する色レジスト１１６で充填される。

図６は、他の実施形態に係る光非透過層１１２の構造を示す図である。光非透過層１１２は、図５と同様に光非透過部材１１２−１を貫通する孔部１１７およびスリット３００を有する。孔部１１７は赤に対応する色レジスト１１４で充填され、スリット３００は青に対応する色レジスト１１６で充填され、さらに該色レジスト１１６に、赤に対応する色レジスト１１４が重畳する。この構成では、スリット３００を透過する光は赤と青の混色である紫の光であり、また、図５において透過する光よりも色レジストの層が厚く明度が低くなるために、さらに目立たなくなる。

図７は、他の実施形態に係る光非透過層１１２の構造を示す図である。光非透過層１１２は、図５、６と同様に光非透過部材１１２−１を貫通する孔部１１７およびスリット３００を有する。孔部１１７は赤に対応する色レジスト１１４で充填され、スリット３００は青に対応する色レジスト１１６で充填され、さらに該色レジスト１１６に、赤に対応する色レジスト１１４、および緑に対応する色レジスト１１５が重畳する。この構成では、スリット３００を透過する光は赤と青と緑の混色である黒の光であり、また、図５，６において透過する光よりも色レジストの層が厚く明度が低くなるために、さらに目立たなくなる。

以上、本発明について実施形態を用いて説明がなされたが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において変更がなされたさまざまな構成を含むことはいうまでもない。

例えば、上述した各実施形態では、ゲート配線１３７が形成される領域と対向する辺にスリット３００が形成される構成が示されたが、他の信号が伝搬する配線と対向する辺にスリット３００が形成されてもよく、さらにスリット３００の形状は、電荷２００の伝搬が防止できるものであればこれに限定されない。

また、上述した各実施形態では、孔部１１７への色レジスト１１４，１１５，１１６の充填工程と同様の工程で、スリット３００への色レジスト１１４，１１５，１１６が充填される形態が示され、すなわちスリット３００内の色レジスト１１４，１１５，１１６のそれぞれの厚みと、孔部１１７の色レジスト１１４，１１５，１１６の厚みと、が同等である（差分が所定の値以下である）構成が示されたが、本発明はこれに限定されず、例えばスリット３００への色レジスト１１４，１１５，１１６の形成の際にハーフトーンマスクを使用して、孔部１１７の色レジスト１１４，１１５，１１６より薄く形成することで、スリット３００における色レジストの層を薄くしてもよく、例えば該色レジストの層の厚みと孔部１１７に充填される色レジスト１１４，１１５，１１６の厚みとの差分を所定の値以下とすることで、液晶表示装置１０の厚みを増やすことなく、上述の効果を得ることができる。

また、図５乃至７に示されるように色レジストの層が光非透過部材１１２−１より厚く形成される場合、該色レジストの層と同様の構成を、表示領域１１８の所定の位置に色レジストの層と同一工程にて形成し、カラーフィルタ基板１１０と保護絶縁膜１３２の間隔を保持するためのスペーサとしてもよい。

１０ 液晶表示装置、１００ 表示面、１１０ カラーフィルタ基板、１１１ カラーフィルタガラス、１１２ 光非透過層、１１２−１ 光非透過部材、１１３ 平坦化膜、１１４，１１５，１１６ 色レジスト、１１７ 孔部、１１８ 表示領域、１１９ 非表示領域、１２０ 液晶層、１３０ ＴＦＴ基板、１３１ 画素電極、１３２ 保護絶縁膜、１３３ コモン電極、１３４ ゲート絶縁膜、１３５ ゲート配線層、１３６ ＴＦＴガラス、１３７ ゲート配線、１４０ バックライト、１５０ シール部材、１６０ フレーム、２００ 電荷、３００ スリット、５０ 液晶表示装置、５１０ カラーフィルタ基板、５１１ カラーフィルタガラス、５１２ 光非透過層、５１３ 平坦化膜、５１４，５１５，５１６ 色レジスト、５１７ 孔部、５２０ 液晶層、５３０ ＴＦＴ基板、５３１ 画素電極、５３２ 保護絶縁膜、５３３ コモン電極、５３４ ゲート絶縁膜、５３５ ゲート配線層、５３６ ＴＦＴガラス、５４０ バックライト、５５０ シール部材、５６０ フレーム、６００ 電荷。

Claims (7)

1. 画素電極を有するＴＦＴ基板と、
   前記ＴＦＴ基板の上に設けられる液晶層と、
   前記液晶層の上に設けられるカラーフィルタ基板と、
   を含む液晶表示装置であって、
   前記カラーフィルタ基板は、光の透過を制限する材料からなる光非透過層を有し、
   前記光非透過層は、光を透過する色レジストが充填された孔部を有する表示領域と、前記表示領域を囲む枠状の非表示領域と、を有し、
   前記枠状の非表示領域の一辺に、該辺に沿って、前記光非透過層を貫通する溝が形成され、
   前記溝は、前記色レジストと同材料からなる部材により充填されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ基板は、前記画素電極の電位を制御するトランジスタと、前記トランジスタを駆動する駆動回路と、を接続する配線を有し、
   前記一辺は、前記ＴＦＴ基板の前記配線が形成される領域と対向することを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１または２に記載の液晶表示装置であって、
   前記表示領域の前記孔部に充填される前記色レジストは、光を透過して青を発色する色レジストを含み、
   前記溝を充填する前記部材は、前記青を発色する色レジストと同材料からなる部分を含むことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の液晶表示装置であって、
   前記表示領域の前記孔部に充填される前記色レジストは、それぞれが光を透過して青を含む複数種の色を発色する複数の色レジストを含み、
   前記溝を充填する前記部材は、前記青を発色する色レジストを含む複数種の色レジストが重畳して形成されることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置であって、
   前記駆動回路は、前記トランジスタのゲート端子へ信号を供給する回路であることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置であって、
   前記カラーフィルタの非表示領域は光非透過部材からなり、
   前記溝を充填する前記部材の厚みと、前記孔部に充填される色レジストの厚みと、の差分が所定の値以下であることを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置であって、
   前記溝に充填される前記色レジストと同一の構成を有する色レジストの層が、前記表示領域の所定の位置に形成されることを特徴とする液晶表示装置。

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