JP2016004101A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置において、隣りあう画素間の光もれ、すなわち、混色を防止する。
【解決手段】この課題は、画素電極１０４とＴＦＴが形成された画素を有するＴＦＴ基板１００と、画素に対応してカラーフィルタ２０２が形成され、カラーフィルタ２０２とカラーフィルタ２０２の間にブラックマトリクス２０１が形成され、カラーフィルタ２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成された対向基板２００との間に液晶５００を挟持した液晶表示装置であって、対向基板２００の主面方向で見た場合、ブラックマトリクス２０１に対応する部分のオーバーコート膜２０３の層には、オーバーコート膜２０３の屈折率とは異なる屈折率を有する挿入材料２０４が形成され、挿入材料２０４の屈折率は液晶５００の屈折率とは異なることを特徴とする液晶表示装置によって解決することが出来る。
【選択図】図３

Description

本発明は表示装置に係り、特に高精細画面であっても、隣接画素への光漏れが少ない、いわゆる混色を抑制できる表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ）、タブレット型表示装置ＬＥＤには、中小型の液晶表示装置が広く使用されている。中小型の液晶表示装置では、画面が高精細であることが要求されている。１ピクセルは、ＲＧＢ３個の画素から構成されるが、最近では、１ピクセルのピッチが５０μｍの精細度が要求されている。この場合、ＲＧＢ各画素の幅は１７ミクロン程度となる。

画素電極とカラーフィルタの中心がずれると、画素を通過した光の一部が隣接する画素のカラーフィルタを通過する、いわゆる混色が生ずる。画素ピッチが大きければこのような混色の影響は小さいが、高精細になって、画素のピッチが小さくなると、混色による色純度の劣化が顕著になる。

特許文献１には、外側から画面に侵入する光による混色を防止するために、カラーフィルタとカラーフィルタの間にカラーフィルタとは屈折率の異なる透光性の材料を形成し、カラーフィルタと透光性の材料との屈折率の差を利用して、外部からの光による混色を防止する構成が記載されている。

特開２０１２−２２６０３２号公報

図１６および図１７を用いて、従来例における混色の問題点を説明する。図１６は、従来例による液晶表示装置の断面模式図である。図１６において、ＴＦＴ基板１００には、ＴＦＴ層１０１が形成されている。ＴＦＴは画素電極１０４への映像信号をスイッチングするものであり、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極、ドレイン電極等によって形成されているが、これらの層をＴＦＴ層１０１として代表させている。

ＴＦＴ層１０１の上には、パッシベーション膜を兼ねた絶縁層１０３が形成され、その上に画素電極１０４が形成されている。ＩＰＳ方式の場合は、絶縁膜をはさんで、画素電極１０４の下方あるいは上方に対向電極が形成されている。図１６においては、絶縁膜の下方に形成されている対向電極は省略されているが、絶縁膜の上方に対向電極を形成し、下方に画素電極を形成した構成であってもよい。

ＴＦＴ基板１００の上方には、液晶５００を挟んで対向基板２００が配置されている。対向基板２００には、各画素の画素電極１０４に対応する部分に赤画素（Ｒ）、緑画素（Ｇ）、青画素（Ｂ）用のカラーフィルタ２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０３Ｇが形成されている。画素と画素の間に遮光膜としてのブラックマトリクス２０１が形成されている。カラーフィルタ２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の役割は、カラーフィルタ２０２による凹凸を平坦化することと、カラーフィルタ２０２と液晶５００との直の接触を防止することである。

ＴＦＴ基板１００の下側にはバックライトが配置され、バックライト光４００を画素毎に液晶５００によって制御することによって画像が形成される。バックライトからの光はコリメートされているわけではないので、光がＴＦＴ基板１００等の主面方向に拡散する。この様子を模式的に、図１６の楕円の領域３００で示す。図１６では、光が液晶５００で進路を変えるように書いているが、これは模式図だからであり、実際は、光の拡散等は、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００に形成された種々の層間での屈折、配線等によって生ずる反射、回析等によって起こる。

図１６は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に合わせズレが存在しない場合の模式図である。すなわち、図１６における点線で示すＴＦＴ基板側の画素境界１５０は対向基板側の画素境界と一致している。なお、対向基板側の画素境界はカラーフィルタとカラーフィルタの境界である。この場合、隣接する画素に向かうバックライトの光４１０は画素境界上に形成されたブラックマトリクス２０１によって遮光され、混色は防止されるように設計される。図１６において、赤画素（Ｒ）に注目すると、バックライトからの光４００のうち、隣接する青画素（Ｂ）に向かう光は４１０で代表させ、この光が液晶５００とオーバーコート膜２０３との間で反射する反射光は４２０で代表させている。

一方、図１７は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に合わせズレが生じている場合の断面図である。図１７において、ＴＦＴ基板１００側の画素境界１５０と対向基板２００側の画素境界２５０とは、ずれている。図１７において、隣接する画素へ拡散する光は、ブラックマトリクス２０１によって完全には遮光できず、隣接する画素のカラーフィルタ２０２を通過することになり、色純度を劣化させる。あるいは、隣接画素における光漏れとして視認される。図１７においては、本来赤画素（Ｒ）を光らせる光４１０が左方向に進路を変えて青画素（Ｂ）領域に入射し、青画素（Ｂ）において、混色領域３１０を発生させている状態を示している。

隣接画素の光もれによる混色は、画素ピッチが大きい場合は、大きな問題にはならないが、高精細画面になって画素ピッチが小さくなる場合は、混色が目立つようになる。本発明課題は、このような隣接画素への光漏れを防止し、混色を軽減することである。

本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１） 画素電極とＴＦＴが形成された画素を有するＴＦＴ基板と、前記画素に対応してカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成された対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、前記対向基板の主面と垂直方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応する部分の前記オーバーコート膜の層には、前記オーバーコート膜の屈折率とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、前記挿入材料の屈折率は前記液晶の屈折率とは異なることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記挿入材料の屈折率は、前記液晶の屈折率よりも大きいことを特徴とする（１）に記載１の液晶表示装置。

（３）前記挿入材料の幅ｗは、対応するブラックマトリクスの幅ｂｗに対して、ｗ＝ｂｗ±１μｍであることを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。

（４）前記挿入材料は無機材料であることを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。

（５）前記挿入材料の屈折率は、前記液晶の屈折率よりも小さいことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（６）前記挿入材料の幅ｗは、対応するブラックマトリクスの幅ｂｗに対して、ｗ＝ｂｗ±１μｍであることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。

（７）前記挿入材料は無機材料であることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。

（８）画素電極とＴＦＴが形成され、前記画素に対応してカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成されたＴＦＴ基板と、対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、前記対向基板の主面と垂直方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応する部分の前記オーバーコート膜の層には、前記オーバーコート膜の屈折率とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、前記挿入材料の屈折率は前記液晶の屈折率とは異なることを特徴とする液晶表示装置。

（９）画素電極とＴＦＴが形成され、前記画素に対応してカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜を覆って他の層が形成されたＴＦＴ基板と、対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、前記対向基板の主面方向と垂直方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応する部分の前記オーバーコート膜の層には、前記オーバーコート膜の屈折率とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、前記挿入材料の屈折率は前記他の層の屈折率とは異なることを特徴とする液晶表示装置。

（１０）第１の基板に形成された有機ＥＬ層を覆って保護膜が形成され、前記保護膜の上にオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜の上にカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記オーバーコート膜の層には、前記第１の基板の主面と垂直な方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応した部分に前記オーバーコート膜とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、前記挿入材料の屈折率は前記保護膜の屈折率とは異なることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（１１）第１の基板には有機ＥＬ層を覆って保護膜が形成され、第２の基板にはカラーフィルタと、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタとの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜の層の、前記第２の基板の主面と垂直方向から見て前記ブラックマトリクスに対応する部分には、前記オーバーコート膜とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、前記挿入材料の屈折率は、前記保護膜の屈折率は異なることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（１２）前記保護膜は、前記第１の基板と前記第２の基板を接着する接着材であることを特徴とする（１１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

本発明によれば、表示装置において、隣接画素への光もれを軽減することが出来るので、混色の度合い小さくすることが出来る。

本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施例１の液晶表示装置の断面図である。 実施例１の液晶表示装置の他の例を示す断面図である。 実施例１における挿入材料の幅と混色の度合いを示すグラフである。 実施例１の具体的構成を示す断面図である。 実施例２の液晶表示装置の断面図である。 ＴＦＴ基板と対向基板がずれを生じた場合を示す断面模式図である。 実施例２において、ＴＦＴ基板と対向電極のずれが５μｍの場合の混色のレベルを示すグラフである。 実施例２の液晶表示装置の他の例を示す断面図である。 実施例２における挿入材料の幅と混色の度合いを示すグラフである。 実施例２の具体的構成を示す断面図である。 ＴＦＴ基板と対向基板がずれた場合の、実施例１と実施例２における混色の度合いを示すグラフである。 ＣＯＡの場合に本発明を適用した断面図である。 有機ＥＬ表示装置に本発明を適用した場合の断面図である。 従来例において、ＴＦＴ基板と対向基板のずれが無い場合のバックライト光の進路を示す断面図である。 従来例において、ＴＦＴ基板と対向基板にずれが生じている場合のバックライト光の進路を示す断面図である。

以下では、液晶表示装置としてＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｃｈｉｎｔ）方式の構成を例に説明するが、本発明は、ＩＰＳ方式に限定するものではない。また、カラーフィルタが対向基板に形成されている場合を例に説明するが、カラーフィルタがＴＦＴ基板側に形成されている場合についても本発明を適用することが出来る。さらに、本発明は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。

図１は、本発明が適用される液晶表示装置の例である、携帯電話用液晶表示装置の平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が周辺に形成されたシール材を介して、対向して接着している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間には液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００が１枚となっている部分は端子部３０である。端子部３０にはドライバ回路を有するＩＣチップ４０が搭載されている。

図１において、表示領域１０は、赤画素（Ｒ）、緑画素（Ｇ）、青画素（Ｂ）に対応して、赤カラーフィルタ２０２Ｒ、緑カラーフィルタ２０２Ｇ、青カラーフィルタ２０２Ｂが縦方向にストライプ状に形成され、赤カラーフィルタ２０２Ｒ、緑カラーフィルタ２０２Ｇ、青カラーフィルタ２０２Ｂの間にはブラックマトリクス２０１が形成されている。表示領域１０の周辺には、ブラックマトリクスによる遮光膜が形成され、額縁領域２０となっている。ＴＦＴ基板と対向電極を接着するシール材は額縁領域２０に形成されている。

図２は図１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。図２において、ガラスや樹脂等で形成されたＴＦＴ基板１００の上にＴＦＴ層１０１が形成されている。ＴＦＴは、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層等で形成されているが、これらの層はＴＦＴ層１０１として表現している。ＴＦＴ層１０１の上には、例えば、ＴＦＴと接続する電極、ソース電極、ドレイン電極、映像信号線等の配線層１０２が存在している。

ＴＦＴ層１０１、配線層１０２を覆って、無機絶縁膜あるいは有機絶縁膜によって形成されたパッシベーション膜等の絶縁膜１０３が形成され、その上にＩＴＯ等の透明導電膜で形成された画素電極１０４が形成されている。図２では、対向電極は省略されている。図２は、半導体層がポリシリコンで形成された、トップゲートタイプの場合を前提とした模式図である。半導体層がａ−Ｓｉで形成されたボトムゲートタイプのＴＦＴでは、配線層１０２はＴＦＴ層１０１に含まれることがある。

ＴＦＴ基板１００と対向してガラスや樹脂等で形成された対向基板２００が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間には液晶５００が挟持されている。５０１は液晶分子を模式的に表したものである。対向基板２００の液晶５００側には遮光膜としてのブラックマトリクス２０１が形成され、ブラックマトリクス２０１とブラックマトリクス２０１の間にカラーフィルタ２０２が形成されている。カラーフィルタ２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。

本発明の特徴は、ブラックマトリクス２０１の下側にオーバーコート膜２０３とは屈折率の異なる物質２０４を配置していることである。オーバーコート膜２０３と異なる屈折率の物質２０４を配置することによってオーバーコート膜２０３に斜めから入射した光が隣接する画素に入射する光の量を減少させることが出来る。したがって、混色の度合いを小さくすることが出来る。

バックライトからの光は液晶を通してオーバーコート膜に入射するので、オーバーコート膜とは異なる物質として、液晶の屈折率よりも大きい物質を用いる場合と、液晶の屈折率よりも小さな物質を用いる場合とに分けて考えることが出来る。以下に実施例１として、オーバーコート膜とは異なる材料が液晶の屈折率よりも小さい場合の例を説明し、実施例２として、オーバーコート膜とは異なる材料が液晶の屈折率よりも大きい場合の例を説明する。

図３はオーバーコート膜とは異なる材料２０４（以下これを挿入材料２０４という）の屈折率が液晶５００の屈折率よりも小さい場合における本発明を例を示す模式図である。図３において、ＴＦＴ基板１００の上にＴＦＴ層１０１が配置し、その上に絶縁層１０３が配置している。絶縁層１０３の上には、画素電極１０４が形成されている。図３では、画素電極１０４は、１画素あたり３本の櫛歯を有する電極であるとしている。図３のＴＦＴ基板１００側において、点線１５０の間が１画素に対応している。

図３において、液晶５００を挟んで対向基板２００が配置している。対向基板２００の液晶５００側には、赤カラーフィルタ２０２Ｒ、緑カラーフィルタ２０２Ｇ、青カラーフィルタ２Ｒが形成され、カラーフィルタ２０２とカラーフィルタ２０２の境界にブラックマトリクスが形成されている。カラーフィルタ２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されているが、オーバーコート膜２０３層のブラックマトリクスに対応する部分には挿入材料２０４が形成されている。

図３においてＴＦＴ基板１００と対向基板２００は周辺においてシール材によって接着しているが、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着する際に合わせズレが生ずる。この合わせズレが混色の原因になる。図３は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との合わせズレがブラックマトリクス幅の１/２であるとした場合の本発明の作用を示す断面図である。

図３において、ＴＦＴ基板１００の背面にはバックライトが配置し、バックライト光４００がＴＦＴ基板１００の主面に垂直に入射するとしている。バックライト光４００はコリメートされているわけではないが、図３はこの光を模式的に記載しているものである。バックライト光はＴＦＴ基板に入射すると、屈折、散乱等によって、斜め方向に進路を変える光も生ずる。

図３において、赤画素（Ｒ）に入射した光が直進する場合と、青画素（Ｂ）側に進路を変える場合と、緑画素（Ｇ）側に進路を変える場合とがある。このうち、バックライト光４００が直進する場合は、混色の問題はない。図３では、対向基板２００はＴＦＴ基板１００に対して右方向にずれているので、赤画素（Ｒ）から青画素（Ｂ）側に屈折する光が混色に対して問題を生ずる。一方、赤画素（Ｒ）から緑画素（Ｇ）に屈折する光は混色の問題は生じない。

図３において、赤画素（Ｒ）から青画素（Ｂ）の方向に屈折する光は点線の矢印４１０で示している。従来例では、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の合わせズレによって、この光は、本来は赤画素（Ｒ）のみ通過するはずのものが、青画素（Ｂ）を通過することによって、混色の問題を生じていた。本実施例では、ブラックマトリクス２０１の下側にオーバーコート膜２０３の屈折率よりも小さい材料である、挿入材料２０４を配置することによって、液晶５００との屈折率差を大きくし、オーバーコート膜とは異なる材料２０４から反射する光（４２０）の量を大きくしている。これによって、赤画素（Ｒ）側から青カラーフィルタ２０２Ｂを通過する光の量を小さくし、混色を軽減している。

なお、実際の液晶表示装置では、液晶５００とオーバーコート膜２０３、あるいは挿入材料２０４との間には配向膜が配置されているが、本評価では、配向膜の屈折率の影響は無視している。このような評価としても結果としては同じである。以下は、本実施例における効果を説明するための、原理を示す数値的な評価である。（数１）は、第１の物質（屈折率がN0）と第２の物質（屈折率N1）が接触しており、第１の物質と第２の物質との界面において光が反射する光の割合Iを示すものである。

従来例として、液晶５００の屈折率を１．６とし、オーバーコート膜２０３の屈折率を１．６とした場合、オーバーコート膜２０３と液晶５００との界面における反射はゼロになり、赤画素（Ｒ）から青画素（Ｂ）に向かう光は大きい。一方、本実施例のように、挿入材料２０４の屈折率をオーバーコート膜２０３の屈折率、あるいは液晶５００の屈折率よりも小さくし、屈折率を１とした場合において、液晶２００の屈折率は従来と同様１．６とすれば、液晶との界面における反射率は０．０５となる。したがって、この分、赤画素（Ｒ）から青画素（Ｂ）に向かう光の量は小さくなり、混色の量を減らすことが出来る。

この様子を図３における、点線で囲んだ領域で示す。すなわち、赤画素（Ｒ）において、バックライトからの光は点線の矢印のように屈折、反射等して、矢印のように進行方向が青画素（Ｂ）側に変化するとする。この光は挿入材料２０４の存在によって、太い実線の矢印のように液晶５００側に反射するので、その分青画素（Ｂ）に向かう光が少なくなり、青画素（Ｂ）との混色が小さくなる。

なお、図３において、赤画素（Ｒ）において、直進する光、緑画素（Ｇ）側に向かう光に対してもオーバーコート膜において、反射するが、これは、液晶とオーバーコート膜との屈折率が完全に同一ではないために反射が生ずるものである。この場合の反射は、青画素（Ｂ）側に向かう光の反射よりも小さいので、反射を細い矢印で表している。

図３は、挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅と同一であるとした場合の評価である。しかし、挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅よりも小さい場合であっても大きい場合であっても同様な効果を期待することが出来る。図４は挿入材料の幅がブラックマトリクスの幅よりも１μｍ大きい場合と、１μｍ小さい場合の評価である。図４は、図３と同じ構成であるが、挿入材料２０４の幅ｗがブラックマトリクス２０１の幅に対して変化する場合があることを示している。

図５は、図４のような構成において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とにズレが生じた場合の混色の程度を示すグラフである。図５の横軸はＴＦＴ基板１００と対向基板２００のズレ量、縦軸は、青画素（Ｂ）において赤画素（Ｒ）から侵入する光の量である。この光は小さいほど混色が少ない。なお、図５において、各画素の幅は１７μｍであるとしている。

図５において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００のずれ量が３μｍまでは混色はほとんど増加しない。挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅よりも１μｍ小さい場合は、ずれ量が３μｍを超えたとろで輝度の増加が始まる。一方、挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅と同様か、１μｍ大きい場合は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とのずれ量が４μｍ程度を超えた領域において急激に増加を始める。いずれの場合にせよ、本実施例によれば、挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅の±１μｍであればＴＦＴ基板１００と対向基板２００とのずれが３μｍ程度までは、混色の量を小さくすることが出来る。

図６は、本実施例を実現する具体的な例である。挿入材料２０４としてはＳｉＯ_２を使用している。ＳｉＯ_２の屈折率は１．５程度であるから、液晶の屈折率を１．６とすると、ＳｉＯ_２との界面で反射が生じ混色の程度を軽減することが出来る。ＳｉＯ_２の屈折率は１．５程度であるが、よりも小さな屈折率を有する材料を挿入材料２０４として使用すれば挿入材料２０４との界面での反射をより大きくすることが出来る。

以上の説明では、例えば、対向基板２００がＴＦＴ基板１００に対して右側にずれた場合の混色を評価しているので、青画素（Ｂ）の混色を評価した。同様のことは、赤画素（Ｒ）に対する緑画素（Ｇ）の混色、緑画素（Ｇ）に対する青画素（Ｂ）において生ずる。逆に対向基板がＴＦＴ基板に対して左側にずれれば、赤画素（Ｒ）に対する青画素（Ｂ）の混色において以上の説明と同様な説明を適用することが出来る。

本実施例は、実施例１とは逆に、ブラックマトリクス２０１の下側において、オーバーコート膜２０３とオーバーコート膜２０３の間にオーバーコート膜２０３よりも屈折率の大きい、あるいは、液晶５００よりも屈折率の大きい挿入材料２０４を配置して、混色を防止するものである。この原理を図７に示す。図７は、挿入材料２０４としてオーバーコート膜２０３または液晶５００よりも屈折の大きい物質を用いることの他は図３と同様であるので、詳細な構造の説明は省略する。

図７においてバックライト光４００がＴＦＴ基板１００に垂直に入射する。この光は液晶表示パネル内において、屈折、反射等によって進路が曲がる。図７において、赤画素（Ｒ）内で、点線で示す左方向に曲がる光を例に説明する。赤画素（Ｒ）内において、点線で示す左方向に曲がる光は青画素（Ｂ）に侵入して混色を生ずる。

本実施例では、ブラックマトリクス２０１に対応する下層部分のオーバーコート膜２０３を、オーバーコート膜２０３あるいは液晶５００よりも屈折率の大きい、挿入材料２０４によって置き換えているので、光は挿入材料において屈折し、青画素（Ｂ）には侵入せず、ブラックマトリクス２０１に向かう。したがって、混色は軽減されることになる。

図８は対向基板２００がＴＦＴ基板１００に対して右方向にずれた場合の断面模式図である。図８において、ＴＦＴ基板１００には、映像信号線１０５が配置され、その上に絶縁層１０３が形成されている。液晶５００を挟んで対向基板２００が配置し、対向基板２００にはブラックマトリクス２０１、カラーフィルタ２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂ、オーバーコート膜２０３が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の合わせズレが無ければ、映像信号線の中心とブラックマトリクスの中心が一致する。しかし、図８では、対向基板２００がＴＦＴ基板１００に対して右方向にずれているので、例えば、青画素（Ｂ）に対する赤画素（Ｒ）の混色を生じやすい状態になっている。

図８において、赤画素（Ｒ）のみ点灯し、他の色を黒とした場合に、青画素（Ｂ）が光る量を混色と定義することが出来る。図９は、ＴＦＴ基板１００に対して対向基板２００が５μｍずれた場合の各画素における光の量を評価したものである。図９において、ブラックマトリクス２０１を挟んで青画素（Ｂ）、赤画素（Ｒ）、緑画素（Ｇ）が左から並んで配置している。

図９に示すグラフでは、横軸が各画素に対応する位置であり、縦軸が画素を通過する光の量である。赤画素（Ｒ）のみ点灯しているので、本来であれば赤画素（Ｒ）のみの光が観測されはずであるが、対向基板がＴＦＴ基板に対して右方向にずれているので、青画素（Ｂ）に光が漏れてくる。この青画素（Ｂ）の光の量で混色を評価することが出来る。

図９において、点線が従来例であり、実線が実施例２による例である。図９に示すように、本実施例では、赤画素（Ｒ）から青画素（Ｂ）に漏れる光の量は、従来例に比較して半分以下となっている。つまり、本実施例によれば、混色の程度を従来例に比較して半分以下とすることが出来る。

図１０は、ブラックマトリクスの下に配置された挿入材料２０４の幅ｗが変化した場合の模式図を示す断面図である。挿入材料２０４に描かれている矢印が挿入材料２０４の幅が変化する場合を示している。その他の構成は図７と同様である。図１０において挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅に対しして±１μｍ変化した場合であって、かつ、対向基板２００がＴＦＴ基板１００に対して合わせズレを生じた場合の混色の評価を示すグラフが図１１である。

図１１において、横軸は対向基板２００とＴＦＴ基板１００のズレ量であり、単位はμｍである。縦軸は混色の量であり、単位は任意で、比較値である。図１１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００のずれが３μｍ程度までは大きな混色は生じていないが、ずれが４μｍ程度になると混色の量が若干増えてくる。挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅よりも１μｍ小さい場合は、他の場合よりも僅かに混色の度合いが大きいが、これは誤差範囲であるといえる。図１１から、挿入材料２０４の幅がブラックマトリクス２０１の幅に対して±１μｍ程度であれば対向基板２００のＴＦＴ基板１００に対するずれが３μｍ程度までは混色の程度はほとんど悪化しないといえる。

図１２は、本実施例における具体的な材料構成を示す断面模式図である。図１２では、オーバーコート膜２０３あるいは液晶５００よりも屈折率の大きい物質としてＳｉＮを使用した例である。ＳｉＮの屈折率は１．７程度であり、液晶あるいは一般的なオーバーコート膜材料の屈折率よりも大きい。図１２において、ＴＦＴ基板１００の上方に液晶５００を挟んで対向基板２００が配置しており、対向基板２００にはブラックマトリクス２０１、カラーフィルタ２０２Ｒ，２０２Ｇ、２０２Ｂが形成され、カラーフィルタ２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。しかし、オーバーコート膜２０３の層において、ブラックマトリクス２０１に対応する部分にはＳｉＮが形成されている。

図１３は実施例１の場合と実施例２の場合において、基板間のズレ量と混色の度合いを評価した図である。図１３において、横軸はＴＦＴ基板と対向基板のズレ量で単位はμｍである。縦軸は、混色の度合いを示すもので、単位は任意であり、比較値である。実施例１の場合も実施例２の場合も挿入材料２０４の幅はブラックマトリクス２０１の幅と同じであるとしている。

図１３において、基板間のズレ量が３μｍ程度までは実施例１でも実施例２でも混色は、ほとんど増加しない。ズレ量が３μｍから４μｍの間に若干混色が増加しはじめ、ズレ量が４μｍを超えると混色が急激に増加を始める。特に、ズレ量が４μｍを超えると実施例１の構成において混色の増加の度合いが大きい。一方、ズレ量が３μｍ以下においては、実施例１のほうが若干混色の程度は小さいが誤差範囲といえる。このように、実施例１の場合も実施例２の場合もＴＦＴ基板１００と対向基板２００のズレ量が３μｍ以下であれば、混色を実質的に増加させないようにすることが出来る。

以上の説明では、カラーフィルタ２０２を対向基板２００に形成し、ＴＦＴや画素電極をＴＦＴ基板１００に形成する液晶表示パネルについて説明した。一方、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の合わせずれによる、ＴＦＴ基板１００に形成された画素と対向基板２００に形成されたカラーフィルタとのズレを無くすために、カラーフィルタをＴＦＴ基板１００側に形成する構成も存在する。この構成は、ＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ Ｏｎ Ａｒｒａｙ）と呼ばれている。

ＣＯＡではＴＦＴ基板１００と対向基板２００の合わせズレによる画素電極１０４とカラーフィルタ２０２のズレを無くすことが出来る。しかし、ＣＯＡの場合も、フォトリソグラフィによって、カラーフィルタ２０２や画素電極１０４等を形成するため、フォトリソグラフィにおけるマスクずれによって、画素電極１０４とカラーフィルタ２０２のずれが生ずる。したがって、実施例１および実施例２に示す本発明はこのようなＣＯＡ方式の液晶表示装置についても適用することが出来る。

図１４は、本発明をＣＯＡ方式の液晶表示装置に適用した場合の断面模式図である。図１４において、ＴＦＴ基板１００側にブラックマトリクス２０１、赤カラーフィルタ２０２Ｒ、緑カラーフィルタ２０２Ｇ、青カラーフィルタ２０２Ｂが形成され、その上にオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３において、ブラックマトリクス２０１に対応する部分には挿入材料２０４が配置されている。挿入材料２０４の屈折率はオーバーコート膜２０３および液晶５００の屈折率とは異なっている。

この場合、挿入材料２０４の屈折率を液晶５００の屈折率よりも大きくした場合と小さくした場合とでは、実施例１の場合と実施例２の場合とでは逆の効果が生ずる。すなわち、本実施例において、挿入材料２０４の屈折率を液晶５００の屈折率よりも小さくした場合は、挿入材料２０４と液晶５００の界面の屈折によって、ＴＦＴ基板１００に対して斜め方向に向かう光をＴＦＴ基板１００の法線方向に向けるように作用する。

一方、挿入材料２０４の屈折率を液晶５００の屈折率より大きくした場合は、挿入材料２０４と液晶５００との界面において、反射の量をより大きくすることが出来る。そして、（挿入材料の屈折率）／（液晶の屈折率）が全反射を生ずる条件であれば、他の画素に侵入する光はゼロにすることが出来るため、ＴＦＴ基板１００の法線方向に対して所定の角度以上の光に対しては混色をゼロにすることが出来る。

以上の構成では、ＴＦＴ基板１００においてオーバーコート膜２０３が液晶５００と接する場合として説明したが、ＣＯＡでは、カラーフィルタ２０２やオーバーコート膜２０３の上に絶縁層や画素電極等が形成される場合もある。このような場合、以上で説明した液晶５００の屈折率を、挿入材料２０４と接する層の屈折率に置き換えて考えればよい。

なお、図１４は、ブラックマトリクス２０１がＴＦＴ基板１００側に形成されている場合であるが、カラーフィルタ２０２のみＴＦＴ基板１００側に形成し、ブラックマトリクス２０１を対向基板２００側に形成した場合も存在する。このような構成であっても、本実施例の思想を適用することが出来る。

実施例１乃至３では液晶表示装置について本発明を適用する例を説明した。しかし、本発明は、液晶表示装置のみでなく、例えば有機ＥＬ表示装置についても適用することが出来る。有機ＥＬ表示装置は種々の方式があるが、白色の有機ＥＬ発光層を用い、カラーフィルタによって、カラー画像を形成する方式がある。図１５はその例を示す断面模式図である。

図１５において、ＴＦＴ基板１００の上に白色光を発光する有機ＥＬ層が形成されている。対向基板２００側には、液晶表示装置の場合と同様、カラーフィルタ２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂが形成され、カラーフィルタとカラーフィルタの間にブラックマトリクス２０１が形成されている。カラーフィルタ２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。図１５では、ブラックマトリクス２０１に対応するオーバーコート膜２０３の層には、オーバーコート膜２０３の代わりに挿入材料２０４が配置されている。

図１５における有機ＥＬ層６００は、種々の層から形成されている。また、有機ＥＬ層６００の上には、有機ＥＬ層６００を保護するためのパッシベーション膜等の保護層６０１が形成される。また、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を接着する目的あるいは、有機ＥＬ層６００の保護のために、接着材が用いられる場合も多い。この接着材が保護層６０１に役割を有する。

オーバーコート膜２０３間の挿入材料２０４の屈折率を有機ＥＬ層の保護層６０１の屈折率よりも小さくすることによって、実施例１で説明したと同様な原理によって混色を防止することが出来る。また、オーバーコート膜２０３間の挿入材料２０４の屈折率を有機ＥＬ層６００の保護層６０１の屈折率よりも大きくすることによって、実施例２で説明したと同様な原理によって混色を防止することが出来る。ここで、保護層は、オーバーコート膜あるいは挿入材料と界面を接する層となっている。

有機ＥＬ表示装置におけるブラックマトリクス２０１、カラーフィルタ２０２、オーバーコート膜２０３、挿入材料２０４等がＴＦＴ基板１００側に形成される場合もある。この場合も、有機ＥＬ層６００に積層される保護層６０１、オーバーコート膜２０３、カラーフィルタ２０２、ブラックマトリクス２０１等が上記と同様な順番であれば、上記と同じ効果を得ることが出来る。

１０…表示領域、 ２０…額縁領域、 ３０…端子領域、 ４０…ＩＣチップ、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ＴＦＴ層、 １０２…配線層、 １０３…絶縁層、 １０４…画素電極、 １０５…映像信号線、 １５０…ＴＦＴ基板側画素境界、 ２００…対向基板、 ２０１…ブラックマトリクス、 ２０２…カラーフィルタ、 ２０２Ｒ…赤カラーフィルタ、 ２０１Ｇ…緑カラーフィルタ、 ２０１Ｂ…青カラーフィルタ、 ２０３…オーバーコート膜、 ２０４…挿入材料、 ２５０…対向基板側画素境界、 ３００…屈折または反射する領域、 ３１０…混色領域、 ４００…バックライト光、 ４１０…屈折光、 ４２０…反射光、 ５００…液晶、 ６００…有機ＥＬ層、 ６０１…保護層、 ｗ…挿入材料の幅

Claims (12)

1. 画素電極とＴＦＴが形成された画素を有するＴＦＴ基板と、
   前記画素に対応してカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成された対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、
   前記対向基板の主面と垂直方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応する部分の前記オーバーコート膜の層には、前記オーバーコート膜の屈折率とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、
   前記挿入材料の屈折率は前記液晶の屈折率とは異なることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記挿入材料の屈折率は、前記液晶の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記挿入材料の幅ｗは、対応するブラックマトリクスの幅ｂｗに対して、ｗ＝ｂｗ±１μｍであることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記挿入材料は無機材料であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記挿入材料の屈折率は、前記液晶の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記挿入材料の幅ｗは、対応するブラックマトリクスの幅ｂｗに対して、ｗ＝ｂｗ±１μｍであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記挿入材料は無機材料であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 画素電極とＴＦＴが形成され、前記画素に対応してカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成されたＴＦＴ基板と、対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、
   前記対向基板の主面と垂直方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応する部分の前記オーバーコート膜の層には、前記オーバーコート膜の屈折率とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、
   前記挿入材料の屈折率は前記液晶の屈折率とは異なることを特徴とする液晶表示装置。
9. 画素電極とＴＦＴが形成され、前記画素に対応してカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜を覆って他の層が形成されたＴＦＴ基板と、対向基板との間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、
   前記対向基板の主面方向と垂直方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応する部分の前記オーバーコート膜の層には、前記オーバーコート膜の屈折率とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、
   前記挿入材料の屈折率は前記他の層の屈折率とは異なることを特徴とする液晶表示装置。
10. 第１の基板に形成された有機ＥＬ層を覆って保護膜が形成され、前記保護膜の上にオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜の上にカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタの間にブラックマトリクスが形成された有機ＥＬ表示装置であって、
    前記オーバーコート膜の層には、前記第１の基板の主面と垂直な方向から見た場合、前記ブラックマトリクスに対応した部分に前記オーバーコート膜とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、
    前記挿入材料の屈折率は前記保護膜の屈折率とは異なることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
11. 第１の基板には有機ＥＬ層を覆って保護膜が形成され、
    第２の基板にはカラーフィルタと、前記カラーフィルタと前記カラーフィルタとの間にブラックマトリクスが形成され、前記カラーフィルタを覆ってオーバーコート膜が形成され、
    前記オーバーコート膜の層の、前記第２の基板の主面と垂直方向から見て前記ブラックマトリクスに対応する部分には、前記オーバーコート膜とは異なる屈折率を有する挿入材料が形成され、
    前記挿入材料の屈折率は、前記保護膜の屈折率は異なることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
12. 前記保護膜は、前記第１の基板と前記第２の基板を接着する接着材であることを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ表示装置。

Images