JP4999127B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのOA機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。
このような液晶表示装置においては、一対の基板が液晶層を挟んで対向配置されている。液晶層を保持するセルギャップは、例えば、一方の基板に形成された柱状スペーサと、他方の基板に形成されたスペーサ台座とを設けることによって形成されている。
特開2009−282262号公報
本実施形態の目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。
本実施形態によれば、
アクティブエリアに配置された画素電極と、アクティブエリアとこのアクティブエリアを囲むシールエリアとの間の中間エリアにおいてアクティブエリア側に配置された第1柱状スペーサ及びシールエリア側に配置された第2柱状スペーサと、を備えた第1基板と、中間エリアに延在した周辺遮光層と、中間エリアにおいて前記第1柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成された第1幅の第1カラーフィルタ及び前記第2柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成された第1幅とは異なる第2幅の第2カラーフィルタと、前記第1及び前記第2カラーフィルタに積層されたオーバーコート層と、を備えた第2基板と、前記シールエリアに配置され、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる閉ループ状のシール材と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
また、本実施形態によれば、
アクティブエリアに配置された画素電極と、アクティブエリアとこのアクティブエリアを囲むシールエリアとの間の中間エリアにおいてアクティブエリア側に配置された第1柱状スペーサ及びシールエリア側に配置された第2柱状スペーサと、を備えた第1基板と、中間エリアに延在した周辺遮光層と、中間エリアにおいて前記第1柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成された第1カラーフィルタ及び前記第2柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成され前記第1カラーフィルタと略同一幅の第2カラーフィルタと、前記第1及び前記第2カラーフィルタに積層されたオーバーコート層と、を備え、前記第2カラーフィルタの間隔は前記第1カラーフィルタの間隔より小さい第2基板と、前記シールエリアに配置され、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる閉ループ状のシール材と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成を概略的に示す平面図である。 図2は、図1に示した液晶表示パネルの構成及び等価回路を概略的に示す図である。 図3は、図2に示したアレイ基板における画素の構造を対向基板の側から見た概略平面図である。 図4は、図3に示した画素をA−B線で切断した液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す図である。 図5は、アクティブエリア、中間エリア、及び、シールエリアにおける液晶表示パネルの概略断面図である。 図6は、本実施形態の液晶表示パネルにおけるアクティブエリア、中間エリア、及び、シールエリアの断面構造を概略的に示す断面図である。 図7は、本実施形態の液晶表示パネルにおける第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、スペーサ台座のレイアウトの一例を示す図である。 図8は、本実施形態の液晶表示パネルにおける第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、スペーサ台座のレイアウトの他の例を示す図である。 図9は、本実施形態の液晶表示パネルにおける第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、スペーサ台座のレイアウトの他の例を示す図である。 図10は、オーバーコート層の膜厚と、その下地の形状との関係を説明するための図である。 図11は、本実施形態の液晶表示パネルにおけるアクティブエリア、中間エリア、及び、シールエリアの他の断面構造を概略的に示す断面図である。 図12は、本実施形態の液晶表示パネルにおけるアクティブエリア、中間エリア、及び、シールエリアの他の断面構造を概略的に示す断面図である。 図13は、本実施形態における液晶表示装置の他の構成例を概略的に示す図である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本実施形態における液晶表示装置1の構成を概略的に示す平面図である。
すなわち、液晶表示装置1は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルLPN、液晶表示パネルLPNに接続された駆動ICチップ2及びフレキシブル配線基板3などを備えている。
液晶表示パネルLPNは、第1基板としてのアレイ基板ARと、アレイ基板ARに対向して配置された第2基板としての対向基板CTと、これらのアレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された図示しない液晶層と、を備えて構成されている。これらのアレイ基板ARと対向基板CTとは、シール材SEによって貼り合わせられている。液晶層は、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に形成されたセルギャップにおいてシール材SEによって囲まれた内側に保持されている。
このような液晶表示パネルLPNは、シール材SEによって囲まれた内側に、画像を表示する略矩形状のアクティブエリアACTを備えている。このアクティブエリアACTは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている(但し、m及びnは正の整数である)。駆動ICチップ2及びフレキシブル配線基板3は、アクティブエリアACTよりも外側の周辺エリアPRPにおいて、アレイ基板ARに実装されている。この周辺エリアPRPは、シール材SEが配置されるシールエリアSA、及び、アクティブエリアACTとシールエリアSAとの間の中間エリアMAを含む。
本実施形態においては、シール材SEは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間において、略矩形枠状に形成され、閉ループをなしている。つまり、このシール材SEには、液晶材料を注入するための注入口は形成されていない。このようなシール材SEは、例えば、紫外線硬化型樹脂などによって形成され、ディスペンサなどを用いて描画する方式で塗布される、あるいは、スクリーン印刷により塗布される。
図2は、図1に示した液晶表示パネルLPNの構成及び等価回路を概略的に示す図である。ここでは、液晶表示パネルLPNのアレイ基板ARが画素電極PE及び対向電極CEを備え、これらの画素電極PEと対向電極CEとの間に形成される横電界(すなわち、基板の主面にほぼ平行な電界)を主に利用して液晶層LQを構成する液晶分子をスイッチングするFringe Field Switching(FFS)モードを適用した構成について説明する。なお、液晶表示パネルLPNの構成は、ここで説明する構成に限らず、対向電極CEは対向基板CTに備えられても良く、TN(Twisted Nematic)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、VA(Vertical Aligned)モードなどの主として縦電界を利用する液晶モードの構成であっても良い。
アレイ基板ARは、アクティブエリアACTにおいて、X方向に沿ってそれぞれ延出したn本のゲート配線G(G1〜Gn)及びn本の容量線C(C1〜Cn)、X方向に交差するY方向に沿ってそれぞれ延出したm本のソース配線S(S1〜Sm)、各画素PXに配置されゲート配線G及びソース配線Sと電気的に接続されたm×n個のスイッチング素子SW、各画素PXに配置されスイッチング素子SWに電気的に接続されたm×n個の画素電極PE、容量線Cの一部であり画素電極PEと向かい合う対向電極CEなどを備えている。保持容量Csは、例えば、容量線Cと画素電極PEとの間に形成される。液晶層LQは、画素電極PEと対向電極CEとの間に介在する。
各ゲート配線Gは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、第1駆動回路GDに接続されている。各ソース配線Sは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、第2駆動回路SDに接続されている。各容量線Cは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、第3駆動回路CDに接続されている。これらの第1駆動回路GD、第2駆動回路SD、及び、第3駆動回路CDは、アレイ基板ARに形成され、駆動ICチップ2と接続されている。
図示した例では、駆動ICチップ2は、液晶表示パネルLPNのアクティブエリアACTの外側において、アレイ基板ARに実装されている。なお、フレキシブル配線基板の図示は省略しており、アレイ基板ARには、フレキシブル配線基板を接続するための端子Tが形成されている。これらの端子Tは、各種配線を介して駆動ICチップ2に接続されている。
図3は、図2に示したアレイ基板ARにおける画素PXの構造を対向基板CTの側から見た概略平面図である。
ゲート配線GはX方向に延在している。ソース配線SはY方向に延在している。スイッチング素子SWは、ゲート配線Gとソース配線Sとの交差部近傍に配置され、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)によって構成されている。このスイッチング素子SWは、半導体層SCを備えている。この半導体層SCは、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、ここではポリシリコンによって形成されている。
スイッチング素子SWのゲート電極WGは、半導体層SCの直上に位置し、ゲート配線Gに電気的に接続されている(図示した例では、ゲート電極WGは、ゲート配線Gと一体的に形成されている)。スイッチング素子SWのソース電極WSは、ソース配線Sに電気的に接続されている(図示した例では、ソース電極WSは、ソース配線Sと一体的に形成されている)。スイッチング素子SWのドレイン電極WDは、画素電極PEに電気的に接続されている。
容量線Cは、X方向に延在している。この容量線Cは、各画素PXに対応して形成された対向電極CEを含んでいる。画素電極PEは、対向電極CEの上方に配置されている。画素電極PEは、画素PXにおいて画素形状に対応した島状、例えば、略四角形に形成されている。この画素電極PEは、各々スイッチング素子SWのドレイン電極WDに接続されている。このような画素電極PEには、スリットPSLが形成されている。図示した例では、スリットPSLは、Y方向に延在している。このスリットPSLは、対向電極CEの上に形成されている。
図4は、図3に示した画素PXをA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの断面構造を概略的に示す図である。
すなわち、アレイ基板ARは、ガラス板などの光透過性を有する第1絶縁基板20を用いて形成されている。このアレイ基板ARは、第1絶縁基板20の内面(すなわち、対向基板CTに対向する面)にスイッチング素子SWを備えている。ここに示したスイッチング素子SWは、トップゲート型の薄膜トランジスタである。半導体層SCは、第1絶縁基板20の上に配置されている。このような半導体層SCは、ゲート絶縁膜21によって覆われている。また、ゲート絶縁膜21は、第1絶縁基板20の上にも配置されている。なお、第1絶縁基板20と半導体層SCとの間に、絶縁膜としてアンダーコート層を配置しても良い。
スイッチング素子SWのゲート電極WGは、ゲート絶縁膜21の上に配置され、半導体層SCの直上に位置している。このようなゲート電極WGは、第1層間絶縁膜22によって覆われている。また、第1層間絶縁膜22は、ゲート絶縁膜21の上にも配置されている。これらのゲート絶縁膜21及び第1層間絶縁膜22は、例えば窒化シリコン(SiN)などの無機系材料によって形成されている。
スイッチング素子SWのソース電極WS及びドレイン電極WDは、第1層間絶縁膜22の上に配置されている。これらのソース電極WS及びドレイン電極WDは、ゲート絶縁膜21及び第1層間絶縁膜22を貫通するコンタクトホールを介して半導体層SCにコンタクトしている。また、ソース配線Sも、第1層間絶縁膜22の上に配置されている。これらのゲート電極WG、ソース電極WS、及び、ドレイン電極WDは、例えば、モリブデン、アルミニウム、タングステン、チタンなどの導電材料によって形成されている。
ソース電極WS及びドレイン電極WDは、第2層間絶縁膜23によって覆われている。また、この第2層間絶縁膜23は、第1層間絶縁膜22の上にも配置されている。対向電極CEを含む容量線Cは、第2層間絶縁膜23の上に配置されている。このような対向電極CE及び容量線Cは、第3層間絶縁膜24によって覆われている。また、この第3層間絶縁膜24は、第2層間絶縁膜23の上にも配置されている。
画素電極PEは、第3層間絶縁膜24の上に配置さている。この画素電極PEは、第2層間絶縁膜23及び第3層間絶縁膜24を貫通するコンタクトホールを介してドレイン電極WDに接続されている。この画素電極PEには、対向電極CEに向かい合うスリットPSLが形成されている。
対向電極CE及び容量線Cと、画素電極PEとは、ともに光透過性を有する導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などによって形成されている。画素電極PEは、第1配向膜25によって覆われている。この第1配向膜25は、アレイ基板ARの液晶層LQに接する面に配置されている。
一方、対向基板CTは、ガラス板などの光透過性を有する第2絶縁基板30を用いて形成されている。この対向基板CTは、第2絶縁基板30の内面(すなわち、アレイ基板ARに対向する面)に、各画素PXを区画するブラックマトリクス31及びカラーフィルタ32を備えている。
ブラックマトリクス31は、第2絶縁基板30の上において、アクティブエリアACTに配置されている。より具体的には、ブラックマトリクス31は、アレイ基板ARに設けられたゲート配線Gやソース配線S、さらにはスイッチング素子SWなどの配線部に対向するように配置されている。このようなブラックマトリクス31は、格子状またはストライプ状に形成されている。このブラックマトリクス31は、例えば、黒色に着色された樹脂材料やクロム(Cr)などの遮光性の金属材料によって形成されている。
カラーフィルタ32は、第2絶縁基板30の上において、アクティブエリアACTに配置されている。より具体的には、カラーフィルタ32は、第2絶縁基板30の上に形成された有効部32Aと、ブラックマトリクス31の上に積層された周縁部32Bとを有している。このようなカラーフィルタ32には、赤色画素に対応して配置される赤色カラーフィルタ、青色画素に対応して配置される青色カラーフィルタ、及び、緑色画素に対応して配置される緑色カラーフィルタが含まれる。これらの赤色カラーフィルタ、青色カラーフィルタ、及び、緑色カラーフィルタは、それぞれの色に着色された樹脂材料によって形成されている。
上述したような横電界を利用した液晶モードにおいては、対向基板CTの液晶層LQに接する面が平坦であることが望ましく、対向基板CTは、さらに、ブラックマトリクス31及びカラーフィルタ32の表面の凹凸を平坦化するオーバーコート層33を備えている。
つまり、オーバーコート層33は、ブラックマトリクス31及びカラーフィルタ32の上に延在している。図示した例では、オーバーコート層33は、ブラックマトリクス31の上、カラーフィルタ32の有効部32Aの上、さらには、ブラックマトリクス31の上に積層されたカラーフィルタ32の周縁部32Bの上に配置されている。
なお、ブラックマトリクス31の上のオーバーコート層33の膜厚、及び、有効部32Aの上のオーバーコート層33の膜厚は、周縁部32Bの上のオーバーコート層33の膜厚よりも厚い。このようなオーバーコート層33は、例えば、透明な樹脂材料によって形成されている。このオーバーコート層33は、第2配向膜34によって覆われている。第2配向膜34は、対向基板CTの液晶層LQに接する面に配置されている。
第1配向膜25及び第2配向膜34は、例えばポリイミドによって形成されている。第1配向膜25のラビング方向と、第2配向膜34のラビング方向とは平行であるが、逆向きである。例えば、第1配向膜25のラビング方向を、Y方向に対して僅かに傾いたθ方向としたとき、第2配向膜34のラビング方向は、(θ+180°)の方向と平行である。
上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、第1配向膜25及び第2配向膜34が向かい合うように配置されている。このとき、アレイ基板ARと対向基板CTとの間には、図示しないスペーサ(例えば、樹脂材料によってアレイ基板ARに一体的に形成された柱状スペーサ)が配置され、これにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のセルギャップが形成された状態でシール材SEによって貼り合わせられている。
液晶層LQは、これらのアレイ基板ARの第1配向膜25と対向基板CTの第2配向膜34との間に形成されたセルギャップに封入された液晶組成物によって構成されている。
液晶表示パネルLPNの一方の外面、すなわちアレイ基板ARを構成する第1絶縁基板20の外面には、第1偏光板PL1が配置されている。この第1偏光板PL1の第1吸収軸は、第1配向膜25のラビング方向θと平行である。また、液晶表示パネルLPNの他方の外面、すなわち対向基板CTを構成する第2絶縁基板30の外面には、第2偏光板PL2が配置されている。この第2偏光板PL2の第2吸収軸は、第1吸収軸と直交し、(θ+90°)の方向と平行である。
このような構成の液晶表示装置においては、画素電極PEと対向電極CEとの間に電界が形成されていないOFF状態では、ホモジニアス配向した液晶分子の配向軸は、第1偏光板PL1の第1吸収軸と平行である一方で、第2偏光板PL2の第2吸収軸と直交する。このOFF状態では、第1偏光板PL1を透過した光は、液晶表示パネルLPNを通過した後に、第2偏光板PL2で吸収されるため、黒表示となる。
また、画素電極PEと対向電極CEとの間に電界(フリンジ電界)が形成されたON状態では、一部の液晶分子は電界の影響を受け、その配向軸が第1偏光板PL1の第1吸収軸及び第2偏光板PL2の第2吸収軸からずれる。このON状態では、第1偏光板PL1を透過した光は、液晶表示パネルLPNを通過した後に、第2偏光板PL2を透過するため、白表示となる。これにより、ノーマリーブラックモードが実現される。
本実施形態においては、液晶表示パネルLPNは、滴下注入法を用いて形成されている。すなわち、アレイ基板ARを形成した後に、例えば、アレイ基板ARの上に閉ループ状のシール材SEを形成し、シール材SEによって囲まれた内側に液晶材料を滴下し、別途形成した対向基板CTを貼り合わせるといった手法で液晶表示パネルLPNが製造されている。
このとき、滴下される液晶材料の滴下量は、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に所望のセルギャップが形成された状態でのシール材SEで囲まれた内側の容積の設計値と略同等であることが望ましい。しかしながら、液晶材料の滴下量が不足した場合に、気泡等の表示上の不具合が発生することを防止するために、上記設計値よりも僅かに多く設定される傾向にある。この場合、アクティブエリアACTでは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に所望のセルギャップが形成されるため、過剰な液晶材料はアクティブエリアACTとシールエリアSAとの間の中間エリアMAに収容される。
図5は、アクティブエリアACT、中間エリアMA、及び、シールエリアSAにおける液晶表示パネルLPNの概略断面図である。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを図示している。
アクティブエリアACTにおいて、アレイ基板ARは、第3層間絶縁膜24の上に形成された柱状のスペーサ40を備えている。第1絶縁基板20と第3層間絶縁膜24との間には、ゲート絶縁膜21、第1層間絶縁膜22、第2層間絶縁膜23などが配置され、さらに、図示しないスイッチング素子、ゲート配線、ソース配線などの配線部が配置されている。つまり、スペーサ40は、配線部の上方に位置している。また、スペーサ40は、第1絶縁基板20と対向基板CTとの間に位置している。
一方、対向基板CTでは、スペーサ40の直上において、カラーフィルタ32の周縁部32Bがブラックマトリクス31に積層されている。周縁部32Bを含むカラーフィルタ32は、オーバーコート層33によって覆われている。なお、隣接するカラーフィルタ32のそれぞれの周縁部32Bは重なっていない。図示した例では、一方のカラーフィルタ32の周縁部32Bは、他方のカラーフィルタ32の周縁部32Bから離間している。つまり、ブラックマトリクス31の一部は、カラーフィルタ32に覆われることなく、オーバーコート層33によって覆われている。スペーサ40と第2絶縁基板30との間には、ブラックマトリクス31、カラーフィルタ32の周縁部32B、および、オーバーコート層33が積層されている。
このような構成により、アクティブエリアACTにおいては、アレイ基板ARと対向基板CTとの間には、所望のセルギャップGAが形成される。なお、ここでは図示を省略したが、スペーサ40とオーバーコート層33との間には、第1配向膜及び第2配向膜が介在している。
シールエリアSAにおいては、アレイ基板ARは、第3層間絶縁膜24の上に形成された柱状の周辺スペーサ50を備えている。この周辺スペーサ50は、スペーサ40と同一材料、例えば、樹脂材料によって形成されている。なお、周辺スペーサ50の高さは、スペーサ40の高さと略同等である。
一方、対向基板CTは、第2絶縁基板30の上に形成された周辺遮光層35、及び、周辺遮光層35の上に形成されたスペーサ台座36を備えている。
周辺遮光層35は、例えば、中間エリアMA及びシールエリアSAにわたって連続的に延在している。この周辺遮光層35は、ブラックマトリクス31と同一材料によって形成されている。なお、この周辺遮光層35の膜厚は、ブラックマトリクス31の膜厚と略同等である。
スペーサ台座36は、周辺スペーサ50の直上において、周辺遮光層35に積層されている。このスペーサ台座36は、カラーフィルタ32のうちの青色カラーフィルタと同一材料によって形成されている。なお、このスペーサ台座36の膜厚は、カラーフィルタ32の有効部32Aにおける膜厚と略同等であるが、カラーフィルタ32の周縁部32Bの膜厚より厚い場合がある。
オーバーコート層33は、アクティブエリアACTから、中間エリアMA及びシールエリアSAにわたって連続的に延在している。つまり、オーバーコート層33は、周辺スペーサ50とスペーサ台座36との間に延在している。オーバーコート層33の膜厚は、下地が平坦な部分では略均一であるが、下地が凹凸を有する部分では、局所的に薄くなる場合がある。例えば、アクティブエリアACTにおけるスペーサ40とカラーフィルタ32の周縁部32Bとの間に延在したオーバーコート層33の膜厚は、周辺スペーサ50とスペーサ台座36との間に延在したオーバーコート層33の膜厚よりも薄い。
つまり、第2絶縁基板30とスペーサ40との間に介在するブラックマトリクス31、周縁部32B、及び、オーバーコート層33の各々の膜厚の総和は、第2絶縁基板30と周辺スペーサ50との間に介在する周辺遮光層35、スペーサ台座36、及び、オーバーコート層33の各々の膜厚の総和よりも薄い。一例として、例えば、アクティブエリアACTが3.5型の液晶表示パネルLPNにおいて、第2絶縁基板30とスペーサ40との間に介在するブラックマトリクス31、周縁部32B、及び、オーバーコート層33の各々の膜厚の総和と、第2絶縁基板30と周辺スペーサ50との間に介在する周辺遮光層35、スペーサ台座36、及び、オーバーコート層33の各々の膜厚の総和との差は、0.2μm〜0.6μm程度である。
このため、シールエリアSAにおいては、アレイ基板ARと対向基板CTとの間には、アクティブエリアACTのセルギャップGAよりも大きなセルギャップGSが形成される。なお、シールエリアSAには、シール材SEが配置されている。
図5に示した例では、中間エリアMAには、スペーサは配置されていない。アクティブエリアACT及びシールエリアSAが上記のような構成のため、中間エリアMAのセルギャップGMは、アクティブエリアACTのセルギャップGAよりも大きく、シールエリアSAのセルギャップGSよりも小さい。このような中間エリアMAでは、液晶表示パネルLPNの製造過程で滴下された液晶材料のうち、余剰分を収容することが可能である。なお、このような中間エリアMAは、周辺遮光層35によって遮光され、表示に寄与しないため、余剰な液晶材料を収容したときにそのセルギャップGMが所望のセルギャップGAよりも大きくなったとしても、表示不良が視認されることはない。
ところで、図5に示したような構成の液晶表示パネルLPNにおいて、アクティブエリアACTに押圧する圧力が加わると、スペーサが配置されていない中間エリアMAに応力が集中しやすく、これに起因して中間エリアMAのセルギャップGMが大きく変動する。このセルギャップGMの変動がアクティブエリアACTに伝わると、例えば、アクティブエリアACTのうちの中間エリアMAに近接する表示エリアにおいて、光学変化(例えば、リタデーション値の変化)が発生し、画面が波打って観察される現象(プーリング)が発生する。
特に、上記したような横電界を利用した表示モードにおいては、縦電界を利用した表示モードと比較して、第1配向膜25及び第2配向膜34による液晶分子の配向規制力が弱く、外部応力によりリタデーション値が大きく変化しやすい。また、ノーマリーブラックモードでは、黒表示の際のリタデーション値が大きく変化すると、よりプーリングが視認されやすい。
図6は、本実施形態の液晶表示パネルLPNにおけるアクティブエリアACT、中間エリアMA、及び、シールエリアSAの断面構造を概略的に示す断面図である。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを図示しており、また、アクティブエリアACT及びシールエリアSAの構成については、図5に示した例と同一であるため同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施形態では、アレイ基板ARは、中間エリアMAにおいて、アクティブエリアACT側の第1領域MA1に配置された第1柱状スペーサ61、及び、シールエリアSA側の第2領域MA2に配置された第2柱状スペーサ62を備えている。これらの第1柱状スペーサ61及び第2柱状スペーサ62は、第3層間絶縁膜24の上に形成されている。
なお、図5に示した例と同様に、アレイ基板ARは、アクティブエリアACTにおいては第3層間絶縁膜24の上に形成されたスペーサ40を備え、シールエリアSAにおいては第3層間絶縁膜24の上に形成された周辺スペーサ50を備えている。第1柱状スペーサ61及び第2柱状スペーサ62は、スペーサ40及び周辺スペーサ50と同一材料、例えば、樹脂材料によって形成されている。なお、第1柱状スペーサ61及び第2柱状スペーサ62の高さは、スペーサ40及び周辺スペーサ50の高さと略同等である。
対向基板CTは、中間エリアMAにおいて、第2絶縁基板30の上に形成された周辺遮光層35、周辺遮光層35に積層された第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2、及び、第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2に積層されたオーバーコート層33を備えている。
周辺遮光層35は、上記の通り、中間エリアMA及びシールエリアSAにわたって延在している。この周辺遮光層35は、ブラックマトリクス31と同一材料によって形成されている。なお、この周辺遮光層35の膜厚は、ブラックマトリクス31の膜厚と略同等である。
第1カラーフィルタ(ダミーカラーフィルタ層)CF1は、中間エリアMAの第1領域MA1に配置されている。この第1カラーフィルタCF1は、アレイ基板ARに形成された第1柱状スペーサ61の直上で周辺遮光層35に積層されている。このような第1カラーフィルタCF1は、第1幅W1を有している。図示した例では、1個の第1柱状スペーサ61の直上において、2個の第1カラーフィルタCF1が間隔D1で隣り合うように配置されている。
第2カラーフィルタ(ダミーカラーフィルタ層)CF2は、中間エリアMAの第2領域MA2に配置されている。この第2カラーフィルタCF2は、アレイ基板ARに形成された第2柱状スペーサ62の直上で周辺遮光層35に積層されている。このような第2カラーフィルタCF2は、第1幅W1とは異なる第2幅W2を有している。図示した例では、1個の第2柱状スペーサ62の直上において、1個の第2カラーフィルタCF2が配置されており、第2幅W2は、第1幅W1よりも大きい。
これらの第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2は、アクティブエリアACTに配置されたカラーフィルタ32のうちの青色カラーフィルタと同一材料によって形成されている。なお、これらの第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2の膜厚は、カラーフィルタ32の有効部32Aにおける膜厚と略同等である。
オーバーコート層33は、上記の通り、アクティブエリアACTから、中間エリアMA及びシールエリアSAにわたって延在している。つまり、オーバーコート層33は、第1柱状スペーサ61と第1カラーフィルタCF1との間、及び、第2柱状スペーサ62と第2カラーフィルタCF2との間にそれぞれ延在している。第1柱状スペーサ61と第1カラーフィルタCF1との間に延在したオーバーコート層33の膜厚T1は、第2柱状スペーサ62と第2カラーフィルタCF2との間に延在したオーバーコート層33の膜厚T2よりも薄い。
つまり、第2絶縁基板30と第1柱状スペーサ61との間に介在する周辺遮光層35、第1カラーフィルタCF1、及び、オーバーコート層33の各々の膜厚の総和は、第2絶縁基板30と第2柱状スペーサ62との間に介在する周辺遮光層35、第2カラーフィルタCF2、及び、オーバーコート層33の各々の膜厚の総和よりも薄い。このため、中間エリアMAにおいては、アクティブエリアACTに近い第1領域MA1にセルギャップGM1が形成されるとともに、シールエリアSAに近い第2領域MA2においてはセルギャップGM1よりも大きなセルギャップGM2が形成される。なお、第1領域MA1のセルギャップGM1はアクティブエリアACTのセルギャップGAと同等以上であり、第2領域MA2のセルギャップGM2はシールエリアSAのセルギャップGSと同等以下である。
このような構成により、アクティブエリアACTにおいては、所望のセルギャップGAが形成される一方で、アクティブエリアACTからシールエリアSAに向かうにしたがってセルギャップが次第に拡大される。しかも、中間エリアMAにおいては、第1柱状スペーサ61及び第2柱状スペーサ62が配置され、それぞれのセルギャップを維持している。
このため、外部からアクティブエリアACTに押圧する圧力が加わったとしても、中間エリアMAにおいてセルギャップが波打つように変動することを抑制できる。したがって、アクティブエリアACTにおけるプーリングの発生を抑制することができ、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することが可能となる。
図7は、本実施形態の液晶表示パネルLPNにおける第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、スペーサ台座36のレイアウトの一例を示す図である。なお、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、スペーサ台座36の個数は、図示した例に限らない。
ここに示した例は、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、及び、スペーサ台座36がいずれも帯状に形成された例に相当する。第1カラーフィルタCF1は、X方向及びY方向にそれぞれ延在し、略長方形状のアクティブエリアACTを囲む略矩形枠状に形成されている。第2カラーフィルタCF2は、X方向及びY方向にそれぞれ延在し、第1カラーフィルタCF1の外側を囲む略矩形枠状に形成されている。スペーサ台座36は、X方向及びY方向にそれぞれ延在し、第2カラーフィルタCF2の外側を囲む略矩形枠状に形成されている。
図8は、本実施形態の液晶表示パネルLPNにおける第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、スペーサ台座36のレイアウトの他の例を示す図である。なお、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、スペーサ台座36の個数は、図示した例に限らない。
ここに示した例は、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、及び、スペーサ台座36がいずれも帯状に形成された例に相当する。図8に示した例は、図7に示した例と比較して、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、及び、スペーサ台座36のそれぞれが角部付近で欠落している点で相違している。
すなわち、第1カラーフィルタCF1は、X方向及びY方向にそれぞれ延在し、略長方形状のアクティブエリアACTの外側でそれぞれ直線状に形成された4つのセグメントからなる。同様に、第2カラーフィルタCF2は、X方向及びY方向にそれぞれ延在し、第1カラーフィルタCF1の外側でそれぞれ直線状に形成された4つのセグメントからなる。スペーサ台座36は、X方向及びY方向にそれぞれ延在し、第2カラーフィルタCF2の外側でそれぞれ直線状に形成された4つのセグメントからなる。
図9は、本実施形態の液晶表示パネルLPNにおける第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、スペーサ台座36のレイアウトの他の例を示す図である。
ここに示した例は、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、及び、スペーサ台座36がいずれも島状に形成された例に相当する。図9に示した例は、図8に示した例と比較して、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、及び、スペーサ台座36のそれぞれが同一直線上で点在している点で相違している。ここでは、第1カラーフィルタCF1、第2カラーフィルタCF2、及び、スペーサ台座36のそれぞれが同一直線上に点在する3つのセグメントからなる場合を示しているが、この例に限らず、複数のセグメントからなるものであれば良い。
次に、第2絶縁基板30と中間エリアMAに配置される第1柱状スペーサ61及び第2柱状スペーサ62との間に配置される周辺遮光層35、第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2となりうるダミーカラーフィルタCF、及び、オーバーコート層33のそれぞれの膜厚の総和Tと、ダミーカラーフィルタCFの幅W及び間隔Dとの関係について検討する。図10は、この検討結果を示す図である。
ここでは、ダミーカラーフィルタCFの幅Wについては、基準値の1倍のもの(W=1)、2倍のもの(W=2)、3倍のもの(W=3)、4倍のもの(W=4)、及び、6倍のもの(W=6)を用意した。また、ダミーカラーフィルタCFの間隔Dについては、ゼロ(つまりダミーカラーフィルタCFが1本のみの場合に相当)のもの(D=0)、基準値の1倍のもの(D=1)、2倍のもの(D=2)、3倍のもの(D=3)、及び、4倍のもの(D=4)を用意した。
膜厚の総和Tについては、W=6及びD=2の場合を基準(0)とする。W=4及びD=2の場合には基準よりも約0.04μm低減し、W=3及びD=3の場合には基準よりも約0.15μm低減し、W=2及びD=0or1or2or3or4の場合には基準よりも0.3μm乃至0.4μm低減し、W=1及びD=0or1or2or3or4の場合には基準よりも0.5μm乃至0.65μm低減する。
このような膜厚の総和Tの差は、主としてダミーカラーフィルタCFに重なるオーバーコート層33の膜厚の差に起因している。すなわち、オーバーコート層33は、その下地となるダミーカラーフィルタCFの幅W及び間隔Dにより、そのレベリング性が変化する。つまり、オーバーコート層33の下地となるダミーカラーフィルタCFの面積が小さいほど、ダミーカラーフィルタCFの上に積層されるオーバーコート層33の膜厚が薄くなる。また、オーバーコート層33の下地となるダミーカラーフィルタCFの間隔が大きいほど、ダミーカラーフィルタCFの上に積層されるオーバーコート層33の膜厚が薄くなる。
本実施形態では、オーバーコート層33のこのような膜厚差を利用しており、膜厚の総和Tは、ダミーカラーフィルタCFの幅W及び間隔Dによって制御可能であることが確認された。ここに示した例では、最大で0.65μmまでの範囲で制御可能であることが確認された。
次に、他の構成例について説明する。
図11は、本実施形態の液晶表示パネルLPNにおけるアクティブエリアACT、中間エリアMA、及び、シールエリアSAの他の断面構造を概略的に示す断面図である。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを図示しており、また、アクティブエリアACT及びシールエリアSAの構成については、図5に示した例と同一であるため同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図11に示した構成例は、図6に示した構成例と比較して、第2カラーフィルタCF2の第2幅W2は第1カラーフィルタCF1の第1幅W1よりも小さい点で相違している。
すなわち、中間エリアMAにおいて、アレイ基板ARは、第1領域MA1に配置された第1柱状スペーサ61、及び、第2領域MA2に配置された第2柱状スペーサ62を備えている。対向基板CTは、第2絶縁基板30の上に形成された周辺遮光層35、周辺遮光層35に積層された第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2、及び、第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2に積層されたオーバーコート層33を備えている。
第1カラーフィルタCF1は、中間エリアMAの第1領域MA1に配置されている。この第1カラーフィルタCF1は、アレイ基板ARに形成された第1柱状スペーサ61の直上で周辺遮光層35に積層されている。図示した例では、1個の第1柱状スペーサ61の直上において、それぞれ第1幅W1を有する2個の第1カラーフィルタCF1が間隔D1で隣り合うように配置されている。
第2カラーフィルタCF2は、中間エリアMAの第2領域MA2に配置されている。この第2カラーフィルタCF2は、アレイ基板ARに形成された第2柱状スペーサ62の直上で周辺遮光層35に積層されている。図示した例では、1個の第2柱状スペーサ62の直上において、それぞれ第2幅W2を有する2個の第2カラーフィルタCF2が間隔D2で隣り合うように配置されている。このような第2カラーフィルタCF2の間隔D2は、第1カラーフィルタCF1の間隔D1よりも小さい。つまり、第2カラーフィルタCF2は、第1カラーフィルタCF1よりも密に配置されている。
なお、これらの第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2は、アクティブエリアACTに配置されたカラーフィルタ32のうちの青色カラーフィルタと同一材料によって形成されている。
オーバーコート層33は、第1柱状スペーサ61と第1カラーフィルタCF1との間、及び、第2柱状スペーサ62と第2カラーフィルタCF2との間にそれぞれ延在している。第1カラーフィルタCF1の上に積層されるオーバーコート層33の膜厚は、第1カラーフィルタCF1が比較的「疎」の状態で配置されているため薄くなる傾向にある。また、第2カラーフィルタCF2の上に積層されるオーバーコート層33の膜厚は、第2カラーフィルタCF2が比較的「密」な状態で配置されているため薄くなる傾向にある。つまり、第2柱状スペーサ62と第2カラーフィルタCF2との間に延在したオーバーコート層33の膜厚T2は、第1柱状スペーサ61と第2カラーフィルタCF1との間に延在したオーバーコート層33の膜厚T1よりも厚い。
したがって、図6に示した例と同様に、アクティブエリアACTにおけるセルギャップGA、中間エリアMAの第1領域MA1におけるセルギャップGM1、中間エリアMAの第2領域MA2におけるセルギャップGM2、及び、シールエリアSAにおけるセルギャップGSの大小関係は以下の通りとなる。
GA≦GM1<GM2≦GS
このような構成により、図6に示した例と同様の効果が得られる。
図12は、本実施形態の液晶表示パネルLPNにおけるアクティブエリアACT、中間エリアMA、及び、シールエリアSAの他の断面構造を概略的に示す断面図である。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを図示しており、また、アクティブエリアACT及びシールエリアSAの構成については、図5に示した例と同一であるため同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図12に示した構成例は、図6に示した構成例と比較して、第1カラーフィルタCF1の第1幅W1は第2カラーフィルタCF2の第2幅W2と同一である点で相違している。
すなわち、中間エリアMAにおいて、アレイ基板ARは、第1領域MA1に配置された第1柱状スペーサ61、及び、第2領域MA2に配置された第2柱状スペーサ62を備えている。対向基板CTは、第2絶縁基板30の上に形成された周辺遮光層35、周辺遮光層35に積層された第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2、及び、第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2に積層されたオーバーコート層33を備えている。
第1カラーフィルタCF1は、中間エリアMAの第1領域MA1に配置されている。この第1カラーフィルタCF1は、アレイ基板ARに形成された第1柱状スペーサ61の直上で周辺遮光層35に積層されている。図示した例では、1個の第1柱状スペーサ61の直上において、それぞれ第1幅W1を有する2個の第1カラーフィルタCF1が間隔D1で隣り合うように配置されている。
第2カラーフィルタCF2は、中間エリアMAの第2領域MA2に配置されている。この第2カラーフィルタCF2は、アレイ基板ARに形成された第2柱状スペーサ62の直上で周辺遮光層35に積層されている。図示した例では、1個の第2柱状スペーサ62の直上において、それぞれ第2幅W2を有する3個の第2カラーフィルタCF2が間隔D2で隣り合うように配置されている。このような第2カラーフィルタCF2の間隔D2は、第1カラーフィルタCF1の間隔D1よりも小さい。つまり、第2カラーフィルタCF2は、第1カラーフィルタCF1よりも密に配置されている。
なお、これらの第1カラーフィルタCF1及び第2カラーフィルタCF2は、アクティブエリアACTに配置されたカラーフィルタ32のうちの青色カラーフィルタと同一材料によって形成されている。
オーバーコート層33は、第1柱状スペーサ61と第1カラーフィルタCF1との間、及び、第2柱状スペーサ62と第2カラーフィルタCF2との間にそれぞれ延在している。図11に示した例と同様に、第2柱状スペーサ62と第2カラーフィルタCF2との間に延在したオーバーコート層33の膜厚T2は、第1柱状スペーサ61と第2カラーフィルタCF1との間に延在したオーバーコート層33の膜厚T1よりも厚い。
したがって、図6に示した例と同様に、アクティブエリアACTにおけるセルギャップGA、中間エリアMAの第1領域MA1におけるセルギャップGM1、中間エリアMAの第2領域MA2におけるセルギャップGM2、及び、シールエリアSAにおけるセルギャップGSの大小関係は以下の通りとなる。
GA≦GM1<GM2≦GS
このような構成により、図6に示した例と同様の効果が得られる。
次に、本実施形態の他の構成例として、タッチパネルTPを備えた液晶表示装置について説明する。
図13は、本実施形態における液晶表示装置1の他の構成例を概略的に示す図である。
図示した液晶表示装置1は、液晶表示パネルLPNを構成する対向基板CTの上方にタッチパネルTPを備えている。このタッチパネルTPの構成については、種々の形態が適用可能であるが、ここでは、その一例について説明する。
すなわち、タッチパネルTPは、対向基板CTの外面に配置された第1支持基板71と、支持基板71の上に配置された第1検出電極72と、第1検出電極72の上に配置された誘電体層73と、誘電体層73の上に配置された第2検出電極74と、第2検出電極74の上に配置された第2支持基板75と、を備えて構成されている。
第1支持基板71及び第2支持基板75は、例えば樹脂基板である。第1検出電極72は、第1支持基板71に支持され、ストライプ状に形成されている。第2検出電極74は、第2支持基板75に支持され、ストライプ状に形成されている。これらの第1検出電極72及び第2検出電極74は、誘電体層73を介して略直交するように向かい合っている。これらの第1検出電極72及び第2検出電極74は、ITOやIZOなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。このような構成のタッチパネルTPにおいては、第1検出電極72と第2検出電極74との間の容量の変化に応じて接触が検出可能である。
このようなタッチパネルTPを備えた液晶表示装置1については、タッチパネルTPを介して液晶表示パネルLPNに押圧する外力が加わりやすいため、プーリングの発生を抑制するために、本実施形態の構成を適用することは極めて有効である。
以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
1…液晶表示装置
LPN…液晶表示パネル AR…アレイ基板 CT…対向基板 LQ…液晶層
ACT…アクティブエリア PX…画素
PRP…周辺エリア SA…シールエリア MA…中間エリア
PE…画素電極 CE…対向電極
CF…ダミーカラーフィルタ
CF1…第1カラーフィルタ CF2…第2カラーフィルタ
31…ブラックマトリクス 32…カラーフィルタ 33…オーバーコート層
35…周辺遮光層 36…スペーサ台座
40…スペーサ 50…周辺スペーサ
61…第1柱状スペーサ 62…第2柱状スペーサ
TP…タッチパネル

Claims (8)

  1. アクティブエリアに配置された画素電極と、アクティブエリアとこのアクティブエリアを囲むシールエリアとの間の中間エリアにおいてアクティブエリア側に配置された第1柱状スペーサ及びシールエリア側に配置された第2柱状スペーサと、を備えた第1基板と、
    中間エリアに延在した周辺遮光層と、中間エリアにおいて前記第1柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成された第1幅の第1カラーフィルタ及び前記第2柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成された第1幅とは異なる第2幅の第2カラーフィルタと、前記第1及び前記第2カラーフィルタに積層されたオーバーコート層と、を備えた第2基板と、
    前記シールエリアに配置され、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる閉ループ状のシール材と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記第1カラーフィルタの第1幅は前記第2カラーフィルタの第2幅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。
  3. 前記第2カラーフィルタの第2幅は前記第1カラーフィルタの第1幅よりも小さく、前記第2カラーフィルタの間隔は前記第1カラーフィルタの間隔より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。
  4. アクティブエリアに配置された画素電極と、アクティブエリアとこのアクティブエリアを囲むシールエリアとの間の中間エリアにおいてアクティブエリア側に配置された第1柱状スペーサ及びシールエリア側に配置された第2柱状スペーサと、を備えた第1基板と、
    中間エリアに延在した周辺遮光層と、中間エリアにおいて前記第1柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成された第1カラーフィルタ及び前記第2柱状スペーサの直上で前記周辺遮光層に積層され帯状または島状に形成され前記第1カラーフィルタと略同一幅の第2カラーフィルタと、前記第1及び前記第2カラーフィルタに積層されたオーバーコート層と、を備え、前記第2カラーフィルタの間隔は前記第1カラーフィルタの間隔より小さい第2基板と、
    前記シールエリアに配置され、前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせる閉ループ状のシール材と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  5. 前記第1柱状スペーサと前記第1カラーフィルタとの間に延在した前記オーバーコート層の膜厚は、前記第2柱状スペーサと前記第2カラーフィルタとの間に延在した前記オーバーコート層の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項1または4に記載の液晶表示装置。
  6. 前記第1基板は、さらに、対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に介在する絶縁膜と、を備え、
    前記画素電極には、前記対向電極に向かい合うスリットが形成されたことを特徴とする請求項1または4に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第1及び前記第2カラーフィルタは、青色カラーフィルタであることを特徴とする請求項1または4に記載の液晶表示装置。
  8. さらに、前記第2基板の上方にタッチパネルを備えたことを特徴とする請求項1または4に記載の液晶表示装置。
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