JP2018005104A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混色を抑制することを目的とする。【解決手段】第１基板１２は、複数の画素電極３６と、第１方向Ｄ１において所定の間隔でスリット４５が配置され、且つ第２方向Ｄ２にそれぞれ延設される複数の共通電極３８と、複数の共通電極３８に接触して重なる複数の補助配線４２と、を含み、第２基板１０は、複数のスペーサ２４，５４と、複数の壁状サブスペーサ５２と、隣接する画素で色が異なるカラーフィルタ層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、を含み、壁状サブスペーサ５２は、スリット４５に重畳する位置に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

近年、モバイル用途の液晶表示装置では、スマートフォン向けを中心に、入力機能として静電容量方式のタッチパネルが導入されている。また、インセルやオンセルといったタッチパネルの機能を液晶表示装置内に組み込むタッチパネル内蔵化が進められている。

特許文献１には、タッチパネル内蔵型の液晶表示装置が開示されており、液晶駆動のための共通電極を映像信号線に沿って複数に分割してタッチパネルの電極に共用することが開示されている。共通電極は、光透過性が要求されることから、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料から形成される。しかし、透明導電材料は、抵抗が高いため、抵抗の低い金属配線をそれぞれの透明導電材料に積層して、補助配線としている。

映像信号線に沿って共通電極を分割している場合、補助配線も、映像信号線の延在方向に配置される。

特開２０１５−７５６０５号公報 特開２０１４−１７４４３１号公報

補助配線は、遮光性を有しているが、ブラックマトリクスおよび映像信号線と重なるように配置することで、開口率の低下を防止することができる。また、補助配線の遮光性によって、バックライトから入射してくる斜め方向の光が、隣の画素に入射して生じる混色を防止することができる。ただし、タッチパネル内蔵の液晶表示装置においては、補助配線の配置には制約がある。例えば、共通電極を分割した場所には、電気的な導通を防ぐために補助配線を設けることができない。

近年、液晶表示装置に対して、更なる高精細化の要望が高まっている。このため、画素のサイズが徐々に小さくなってきており、隣接した異なる色の画素への光漏れによる混色が問題となっており、対策が種々提案されている。その一方で、遮光膜の幅を拡大する混色対策は、画素開口部の面積の低減を招いてしまい、高精細化及び高輝度化を阻害するおそれがある（特許文献２）。

本発明は、混色を抑制することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に介在する液晶層と、を有し、前記第１基板は、前記液晶層を駆動するための一対の駆動電極の一方である複数の画素電極と、第１方向において所定の間隔でスリットが配置され、且つ前記第１方向に交差する第２方向にそれぞれ延設される複数の共通電極と、前記第１方向において間隔を開けて配置され、且つ前記第２方向にそれぞれ延設され、前記複数の共通電極に接触して重なる複数の補助配線と、を含み、前記第２基板は、前記第１基板と前記第２基板の間の間隔を保持するための複数のスペーサと、前記第２方向に延設され、前記複数のスペーサの少なくとも１つよりも高さが低く、壁状の形状を有する複数の壁状サブスペーサと、少なくとも前記第１方向において隣接する画素で色が異なるカラーフィルタ層と、を含み、前記壁状サブスペーサは、前記スリットに重畳する位置に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、スリットから漏れる光を、壁状サブスペーサによって減衰することができるので、第１方向に隣り合う着色層の混色を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。 図１にIIで示す部分の拡大図である。 図２に示す部分のIII−III線断面図である。 図２に示す部分のIV−IV線断面図である。 複数の共通電極及び複数の検出電極を示す平面図である。 図２又は図４に示す部分のVI−VI線断面図である。 図２又は図４に示す部分のVII−VII線断面図である。 本発明を適用した実施形態の変形例に係る液晶表示装置を示す図である。 本発明の実施形態において、混色防止のイメージを示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。図２は、図１にIIで示す表示領域の一部の画素構造の拡大図である。液晶表示装置は、例えばガラスからそれぞれ構成されて相互に対向する第１基板１０及び第２基板１２を有する。第２基板１２は、第１基板１０と重複しない突出部を有し、突出部上には、画像を表示するための駆動回路を内蔵する集積回路チップ１４が搭載されている。第２基板１２の下（第１基板１０とは反対側）にバックライト１６がある。バックライト１６は、図示しない光源、導光板及び光学フィルムを含む。

図３は、図２に示す部分のIII−III線の断面図である。第１基板１０と第２基板１２の間には液晶層１８が介在する。詳しくは、液晶層１８は、第１基板１０の側で第１配向膜２０に接触し、第２基板１２の側で第２配向膜２２に接触する。

第２基板１２には、第１方向Ｄ１に延設して配置される複数の走査信号線４３と、第２方向Ｄ２に延設して配置される映像信号線４４が設けられる。また、走査信号線４３と映像信号線４４の間には、絶縁膜４７が存在する。

走査信号線４３は、第１方向Ｄ１に沿って直線状に形成されている。一方、映像信号線４４は、第２方向Ｄ２に延設される。尚、映像信号線４４は、走査信号線４３に対して直交する方向から、傾斜を有して形成されている。具体的には、図２で示されるように、走査信号線４３を横切るごとに傾斜角度を反転させながら延在する。これは、マルチドメイン化を行い、視野角特性を向上するためである。

第１基板１０と第２基板１２の間の間隔（セルギャップ）は、主スペーサ２４によって保持される。主スペーサ２４は、樹脂で形成されており、光減衰性（例えば遮光性）を有する。主スペーサ２４は、第１基板１０上において、映像信号線４４と走査信号線４３の交点に対応する位置に離散的に設けられる。

第１基板１０にはカラーフィルタ層２６が積層されて、カラーフィルタ基板を構成している。第１配向膜２０とカラーフィルタ層２６の間には、オーバーコート層２８がある。カラーフィルタ層２６は、複数色（例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ））の光を通す複数の着色層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを含む。

本実施形態では、第１基板１０とカラーフィルタ層２６の間にブラックマトリクス３２がある。製造プロセスでは、第１基板１０にブラックマトリクス３２を形成し、その上にカラーフィルタ層２６を形成する。ブラックマトリクス３２は、第２基板１２側に形成される走査信号線４３と映像信号線４４に重畳する位置に形成される。

図２に示すように、着色層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、ブラックマトリクス３２（本明細書では、第２方向Ｄ２に延在するブラックマトリクスを遮光部３４として示す）に囲まれ、それぞれが副画素（サブピクセル）を形成する。着色層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの３つの副画素で一つの画素（ピクセル）を構成する。本実施形態においては、第１方向Ｄ１で隣接する副画素は、透過光の色が異なる。第２方向Ｄ２で隣接する副画素は、透過光の色が同じである。

図４は、図２に示す部分のIV−IV線の断面図である。第２方向Ｄ２に延在する映像信号線４４と重畳する位置に、ブラックマトリクス３２の一部である複数の遮光部３４が配置される。複数の遮光部３４は、第１方向Ｄ１において隣接する着色層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの境目に配置される。

液晶層１８は、一対の駆動電極によって駆動される。液晶層１８を横電界方式で駆動するために、一対の駆動電極は、第２基板１２上に形成される。一対の駆動電極の一方は、複数の画素電極３６である。画素電極３６は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又は酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）などの透明導電材料からなり、各副画素に一つずつ設けられる。

一対の駆動電極の他方は、複数の共通電極３８である。複数の画素電極３６と複数の共通電極３８の間には、光透過性の絶縁膜４０があり、両者を電気的に絶縁している。共通電極３８は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又は酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）などの透明導電材料からなる。複数の共通電極３８は、液晶駆動のためには、表示領域全面で電気的に導通していてもよいが、本実施形態では、タッチセンシングにも使用するために幾つかの領域に電気的に分離されている（図５参照）。ただし、複数の共通電極３８は、画像を表示するときには同じ電位にされる。

本実施形態において、複数の共通電極３８は、それぞれ第２方向Ｄ２に延在している。各共通電極３８の間には、第２方向Ｄ２に延在するスリット４５が形成され、電気的に分離している。各共通電極３８は、副画素毎に設けられる必要はなく、第１方向Ｄ１側では、例えば数１０画素毎に渡って連続的に形成される。第２方向側では表示領域全体に渡って連続して形成される。

各共通電極３８間のスリット４５の形成位置は、遮光部３４及び映像信号線４４と重複する位置に設けられる。図２の例では、青（Ｂ）の着色層３０Ｂと赤（Ｒ）の着色層３０Ｒの境目にある遮光部３４に重なるようにスリット４５が位置する。スリット４５が存在する位置では、映像信号線４４から発生する電界が液晶層１８に伝播し、表示に乱れが発生する場合がある。カラーフィルタ層の中では、着色層３０Ｇが最も明るいため、わずかな表示の乱れでも見えやすくなってしまう。このため、この影響を低減するために、スリット４５は、着色層３０Ｂと着色層３０Ｒの間に形成される。

複数の共通電極３８には複数の補助配線４２が接触して重なる。上述した光透過性の絶縁膜４０は、補助配線４２と画素電極３６を絶縁している。１つの共通電極３８には、少なくとも一つ以上の補助配線４２が接触して重なり、共通電極３８及び補助配線４２は電気的に導通する。補助配線４２は、共通電極３８よりも導電率が高い。そのため、補助配線４２及び共通電極３８からなる合成電極は、共通電極３８のみと比較すると、導電率が高いので信号を伝えやすく、表示画像の安定化に寄与する。

補助配線４２は、例えば金属からなり、遮光性を有する。複数の補助配線４２のそれぞれは、遮光部３４に重なる位置にある。補助配線４２は、遮光部３４に沿って第２方向Ｄ２に延びる（図７参照）。

共通電極３８と第２基板１２の間には、画像信号を供給する複数の映像信号線４４が第２方向Ｄ２に延びるように設けられている。共通電極３８と映像信号線４４は、光透過性の絶縁層４６によって絶縁されている。映像信号線４４は、図４に示すように、ブラックマトリクス３２の遮光部３４に重なる。

本実施形態における液晶表示装置は、タッチセンシング機能を内蔵する。タッチセンシング機能は、静電容量方式でタッチ入力を検出するための一対のタッチ電極によって可能になる。一対のタッチ電極の一方は、上述した複数の共通電極３８である。一対のタッチ電極の他方は、複数の検出電極４８である。

図５は、複数の共通電極３８及び複数の検出電極４８を示す平面図である。複数の検出電極４８は、第２方向Ｄ２に間隔をあけて隣同士が並び、第１方向Ｄ１にそれぞれ延びる。検出電極４８は、共通電極３８と同様に、複数の副画素に渡って重畳するように幅が広くなっている。検出電極４８は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又は酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）などの透明導電材料、あるいは、遮光性のある金属材料からなる。検出電極４８は、図３及び図４に示すように、カラーフィルタ層２６とは反対側の第１基板１０に積層している。第１基板１０に密着するように検出電極４８を形成してもよい。検出電極４８の上には、樹脂などの絶縁材料からなる保護層５０が検出電極４８を覆っている。

図３及び図４に示すように、第１基板１０と第２基板１２の間には、サブスペーサ５４がある。サブスペーサ５４は、図３に示すように、主スペーサ２４よりも高さが低い。このため、第１基板１０側との間に隙間を有する。これは、第１基板１０及び第２基板１２が外部から押圧されたときに、両者の接近をサブスペーサ５４によって抑制するためである。サブスペーサ５４は、基本的に主スペーサ２４と同様に柱状であり、走査信号線４３と映像信号線４４の交点に対応する位置に配置される。

壁状サブスペーサ５２は、第１配向膜２０で覆われている。すなわち、壁状サブスペーサ５２と液晶層１８との間に第１配向膜２０が介在する。複数の壁状サブスペーサ５２は、光減衰性（例えば遮光性）を有する。複数の壁状サブスペーサ５２は、光を通すとしても灰色であり、無彩色に見えるように光を吸収する。

図６は、図２又は図４に示す部分のVI−VI線断面図である。図７は、図２又は図４に示す部分のVII−VII線断面図である。

サブスペーサ５４間には、図６に示すように、第１方向Ｄ１に沿って壁状に連続する壁状サブスペーサ５２が形成される。壁状スペーサ５２の幅は、遮光部３２とほぼ同等であり、壁状サブスペーサ５２の径よりは狭い。（図２参照）。図３（図２のIII−III線断面）において幅が広く示された部分がサブスペーサ５４であり、図４（図２のIV−IV線断面）において幅が狭く示された部分が壁状サブスペーサ５２である。サブスペーサ５４と壁状サブスペーサ５２は、同じ高さで形成される。

尚、主スペーサ２４とサブスペーサ５４間にも壁状サブスペーサ５２は形成される。この間の壁状サブスペーサ５２の高さは、サブスペーサ５４間の壁状サブスペーサ５２と同じ高さで形成される。（図２、図４参照）

また、壁状サブスペーサ５２、主スペーサ２４、サブスペーサ５４は、いずれも同じフォトスペーサ用のレジスト材料で形成される。このため、壁状サブスペーサ５２は、主スペーサ２４またはサブスペーサ５４と一体的に形成される。主スペーサ２４と壁状サブスペーサ５２・サブスペーサ５４は高さが異なるが、ハーフ露光処理を行うことで形成することができる。

複数の壁状サブスペーサ５２は、配置される場所により、第１群の壁状サブスペーサ５２ａと、第２群の壁状サブスペーサ５２ｂがある。第１群の壁状サブスペーサ５２ａは、図４に示すように、複数の共通電極３８の間のスリット４５の領域を覆う。スリット４５が設けられる領域では、補助配線４２は配置できない。このような領域では、補助配線４２が無いことで、バックライト１６からの斜めの入射光の遮光能力が落ちてしまう。第１群の壁状サブスペーサ５２ａは、このような領域の混色防止のために配置される。

第２群の壁状サブスペーサ５２ｂは、共通電極３８にスリット４５が形成されていない領域で、且つ、補助配線４２が形成されていない領域を覆う。言い換えると、第２群の壁状サブスペーサ５２ｂが設けられる位置には補助電極４２は設けない。補助配線４２は、基本的には、映像信号線４２と重複する位置に設けられるが、共通電極３８は、先述したように数１０画素に渡って形成されるため、映像信号線４４も数１０本分覆うことになる。このため、製造コストの観点などから全ての映像信号線４４上に補助配線４２を設けずに、部分的に間引くことが行われる。このような場合、補助配線４２が設けられない領域で、混色が発生する可能性が高い。第２群の壁状サブスペーサ５２ｂは、このような領域の混色防止のために配置される。

図４に示すように、壁状サブスペーサ５２が設けられない位置であって、複数の補助配線４２にそれぞれ重なるように、複数の光減衰層５６が形成される。光減衰層５６は、光減衰性（遮光性）を備える。その光減衰性は、壁状サブスペーサ５２が有する特性と同じであってもよい。光減衰層５６は、壁状サブスペーサ５２よりも高さが低い。複数の光減衰層５６は、第１配向膜２０とオーバーコート層２８との間にある。光減衰層５６は、それを覆う第１配向膜２０の表面（液晶層１８との接触面）が平坦になる程度に低くなっている。

光減衰層５６が形成される領域には、補助配線４２が存在するため、バックライト１６からの斜めの入射光は遮断されやすい。しかしながら、多少の光漏れがある場合もあるため、光減衰層５６を設けることで、そのような光をより遮断しやすくなり、混色防止能力向上に寄与する。

図９は、本実施形態において、混色防止のイメージを示した図である。補助配線４２が形成されていない位置から侵入したバックライト１６からの斜めの入射光１５０は、壁状サブスペーサ５２によって、隣接する副画素に侵入することを防止できる。また、それ以外の領域で発生する斜めの入射光１５１においては、光減衰層５６によって、隣接する副画素に侵入することを防止できる。

図８は、本発明を適用した実施形態の変形例に係る液晶表示装置を示す図である。図４と比較して分かるように、図８に示す液晶表示装置では、カラーフィルタ層１２６を挟む両側のうち、第１基板１１０とは反対側にブラックマトリクス１３２がある。製造プロセスでは、第１基板１１０にカラーフィルタ層１２６を形成し、その上にブラックマトリクス１３２を形成する。この実施形態においては、ブラックマトリクス１３２がより液晶層１８に近づくため、バックライト１６からの斜めの入射光を遮断しやすくなり、混色防止の能力向上に寄与する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０ 第１基板、１２ 第２基板、１４ 集積回路チップ、１６ バックライト、１８ 液晶層、２０ 第１配向膜、２２ 第２配向膜、２４ 主スペーサ、２６ カラーフィルタ層、２８ オーバーコート層、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ 着色層、３２ ブラックマトリクス、３４ 遮光部、３６ 画素電極、３８ 共通電極、４０ 絶縁膜、４２ 補助電極、４３ 走査信号線、４４ 映像信号線、４５ スリット、４６ 絶縁層、４７ 絶縁膜、４８ 検出電極、５０ 保護層、５２ 壁状サブスペーサ、５２ａ 第１群の壁状サブスペーサ、５２ｂ 第２群の壁状サブスペーサ、５４ サブスペーサ、５６ 光減衰層、１１０ 第１基板、１２６ カラーフィルタ層、１３２ ブラックマトリクス、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向。

Claims (10)

1. 第１基板と、
   第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板の間に介在する液晶層と、
   を有し、
   前記第１基板は、
   前記液晶層を駆動するための一対の駆動電極の一方である複数の画素電極と、
   第１方向において所定の間隔でスリットが配置され、且つ前記第１方向に交差する第２方向にそれぞれ延設される複数の共通電極と、
   前記第１方向において間隔を開けて配置され、且つ前記第２方向にそれぞれ延設され、前記複数の共通電極に接触して重なる複数の補助配線と、
   を含み、
   前記第２基板は、
   前記第１基板と前記第２基板の間の間隔を保持するための複数のスペーサと、
   前記第２方向に延設され、前記複数のスペーサの少なくとも１つよりも高さが低く、壁状の形状を有する複数の壁状サブスペーサと、
   少なくとも前記第１方向において隣接する画素で色が異なるカラーフィルタ層と、
   を含み、
   前記壁状サブスペーサは、前記スリットに重畳する位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   前記複数のスペーサは、主スペーサと、主スペーサよりも高さの低いサブスペーサを有し、前記壁状サブスペーサは、前記サブスペーサと同じ高さであることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２に記載された液晶表示装置において、
   前記壁状サブスペーサは、前記主スペーサあるいは前記サブスペーサと連続的に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   前記第１基板は、前記第１方向に延設された複数の走査信号線と、前記第２方向に延設された複数の映像信号線を有し、
   前記壁状サブスペーサは、前記映像信号線と重複する位置に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項４に記載された液晶表示装置において、
   前記映像信号線は、前記走査信号線の延在方向と直交する方向に対して、傾斜を有して形成されることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項４に記載された液晶表示装置において、
   前記第２基板は、前記走査信号線と前記映像信号線と重複する位置に、ブラックマトリクスを有することを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   前記第１基板は、前記補助配線と重畳する位置に、前記壁状サブスペーサよりも高さが低い光減衰層を有することを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   前記カラーフィルタ層は、少なくとも赤色、青色、緑色の３色を有し、
   前記壁状サブスペーサは、前記赤色と前記青色の画素間に形成されることを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   前記第１基板は、前記液晶層とは反対側の面に、検出電極を有し、
   前記共通電極と前記検出電極は、静電容量式のタッチパネルとして機能することを特徴とする液晶表示装置。
10. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
    前記第２基板の前記液晶層とは反対側に配置されたバックライトをさらに有することを特徴とする液晶表示装置。

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