JP6984965B2

JP6984965B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP6984965B2
Application number: JP2017058370A
Authority: JP
Inventors: 貴史安本
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: JP2018159890A; US10429689B2; US20180275454A1

Description

本発明は、カラーフィルタを備えて各種の情報を表する液晶表示装置に関する。

従来から、境界線Ｌを挟んで表示領域と非表示領域とが配置された液晶表示パネルの両側を、遮光層とグラデーション層が境界線Ｌに対応する位置に配置されて非表示領域に対して遮光するように形成された２枚の透光性部材で挟み込む構造を有する液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、互いに透過率が若干異なる表示領域と非表示領域の境界線Ｌが視認されることを防止することができる。

特開２００８−２０９７６４号公報

ところで、一般に、液晶表示装置に含まれるカラーフィルタは、三原色に対応したフィルタ部と、その周囲に配置されたブラックマスク部とを有しており、フィルタ部を表示領域に対応させ、ブラックマスク部を非表示領域に対応させて上述した特許文献１に開示された手法を適用しても、製造上の理由等から、フィルタ部とブラックマスク部の境界線が遮光層とグラデーション層の境界線よりも内側にずれた場合に、フィルタ部と遮光層との間に露出するブラックマスク部の存在が目立ってしまうという問題があった。例えば、設計上は、遮光層とブラックマスク部のそれぞれは黒あるいは黒に近い色が用いられ、ブラックマスク部が露出しても遮光層に対して目立ちにくいように工夫されているが、実際には遮光層とブラックマスク部とでは用いる材料の違い等から厳密に同じ色にはならず、ブラックマスク部が目立つことを完全に防止することは難しい。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、カラーフィルタに含まれるフィルタ部周辺のマスク部が目立つことを防止することができる液晶表示装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、フィルタ部とその周囲に配置されて遮光するマスク部とが含まれるカラーフィルタと、フィルタ部に対応する表示領域を有する液晶部とを有する液晶パネルと、液晶パネルの表面側に配置されて透光性材料からなるカバー部材とを備える液晶表示装置であって、カバー部材は、フィルタ部の外側に配置されたマスク部の一部に対応して部分遮光領域と部分透光領域とが混在する模様を有する中間層と、中間層の外側に配置されて部分遮光領域と同じ材質、同じ色を有する遮光層とを有している。

部分遮光領域と部分透光領域とが混在する模様を有する中間層によってカラーフィルタのマスク部を覆うことにより、この中間層においては、部分透光領域を通して見えるカラーフィルタのマスク部の色と、カバー部材の遮光層と同じ色を有する部分遮光領域の色とが混在して見えることになり、カラーフィルタに含まれるフィルタ部周辺のマスク部が目立つことを防止することができる。また、フィルタ部とマスク部の境界位置が中間層の内側境界よりも内側にずれてマスク部の一部が露出した場合であっても、遮光層とこの露出したマスク部の間に上述した混在部分が配置されることになるため、マスク部のみが強調されて目立つことを防止することができる。

また、上述した中間層は、マスク部を超えてフィルタ部側に延伸しており、フィルタ部の外周近傍であってマスク部と接する一部領域を中間層で覆う。これにより、カラーフィルタのマスク部とフィルタ部との境界をぼかすことができ、マスク部が目立つことをさらに防止することができる。

また、上述した中間層に含まれる部分遮光領域は、一部領域において、マスク部から遠ざかるにつれて小さくなることが望ましい。これにより、カラーフィルタのマスク部を目立たなくすると同時に、カバー部材の中間層とカラーフィルタのフィルタ部との境界も目立たなくすることができる。

また、上述した中間層に含まれる部分透光領域に対応する液晶パネルの各ピクセルの色を、中間層に隣接する液晶パネルの各ピクセルの色と遮光層の色の中間色、および／または、マスク部の色にすることが望ましい。これにより、カバー部材の中間層とカラーフィルタのフィルタ部との境界をさらに目立たなくすることができる。

また、上述した中間層に含まれる部分透光領域は、液晶パネルの１ピクセルに対応してフィルタ部を構成する複数の色が同じ比率で露出するように形成されている。これにより、中間層によって各ピクセルの一部の色成分が遮蔽されることにより各ピクセルの色が変わってしまうことを防止することができる。

また、上述した模様は、部分遮光領域と部分透光領域とが均一に混在することが望ましい。また、上述した模様は、市松模様であることが望ましい。中間層を市松模様等にして部分遮光領域と部分透光領域とを均一に混在させることにより、部分透光領域を通して見えるマスク部全体を遠目に見て一様にぼかすことができるため、マスク部が目立つことを確実に防止することができる。

また、上述した模様は、部分遮光領域と部分透光領域とが液晶パネルのピクセル単位で混在することが望ましい。ピクセル単位で混在させることにより、中間層全体として均一に見せることが可能になり、マスク部が目立つことを確実に防止することができる。

第１の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。保護カバーの表面に形成される中間層とカラーフィルタのフィルタ部およびブラックマスクとの位置関係を示す部分的な断面図である。保護カバーの表面に形成される中間層とカラーフィルタのフィルタ部およびブラックマスクとの位置関係と、中間層の具体例を示す部分的な平面図である。第２の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。第２の実施形態の中間層とフィルタ部およびブラックマスクとの位置関係を示す部分的な断面図である。第２の実施形態の中間層とフィルタ部およびブラックマスクとの位置関係と、中間層の具体例を示す部分的な平面図である。第３の実施形態の中間層とフィルタ部およびブラックマスクとの位置関係と、中間層の具体例を示す部分的な平面図である。第４の実施形態の表示システムの構成を示す図である。部分遮光領域の変形例を示す図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１０は、液晶パネル１００、バックライト２００、保護カバー３００を含んで構成されている。

液晶パネル１００は、液晶部１１０、カラーフィルタ１２０、ガラス基板１３０、１３２、偏光板１４０、１４２を含んでいる。

液晶部１１０は、液晶材料が封入された表示領域とその周囲の非表示領域を有し、印加する電圧を制御することにより、表示領域の光の透過率（透光率）を変化させることができる。カラーフィルタ１２０は、フィルタ部１２２とブラックマスク（ＢＭ）１２４とを含んで構成されている。フィルタ部１２２は、液晶部１１０の表示領域に対応した矩形形状であって、所定数のピクセルのそれぞれに対応してＲＧＢパターンを有する。これらＲＧＢパターンに対応する液晶部１１０の透過率を変化させ、ＲＧＢの混合比率を変化させることにより、ピクセル単位で任意の色を実現することができる。例えば、ＩＰＳ（In Plane Switching 、登録商標）方式が用いられるが、それ以外の方式を用いるようにしてもよい。ブラックマスク１２４は、フィルタ部１２２の周囲に配置されたマスク部であって、液晶部１１０に電圧を印加する透明電極の引き出し線などを遮蔽するために遮光する。

液晶部１１０とカラーフィルタ１２０を挟んで一対のガラス基板１３０、１３２が配置されており、さらにこれらの両側を挟んで一対の偏光板１４０、１４２が配置されている。一方のガラス基板１３０は、カラーフィルタ１２０と透明電極（共通電極、図示せず）とともにカラーフィルタ基板を構成する。他方のガラス基板１３２は、ＴＦＴ回路（図示せず）と配線とともにアレイ基板を構成する。また、一対の偏光板１４０、１４２は、それぞれの透過軸が互いに直交（９０°）している。

上述した液晶パネル１００の裏面側にはバックライト２００が配置されており、表面側には保護カバー３００が配置されている。保護カバー３００は、アクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）あるいはガラスを用いて構成された透光性部材である。この保護カバー３００と液晶パネル１００の一方の偏光板１４０との間は、オプティカルカップリング３１０を介して光学的に隙間なく接合されている。

また、保護カバー３００の表面（オプティカルカップリング３１０側）には、カラーフィルタ１２０のフィルタ部１２２よりも大きい領域を包囲するようにその外周側に配置された遮光層３０２と、遮光層３０２とフィルタ部１２２との間の領域に対応する中間層３０４とが形成されている。この中間層３０４は、遮光層３０２と同じ材料で同じ色（例えば、黒色）を有する部分遮光領域３０４ａ（図３）と、この部分遮光領域３０４ａ以外の孔形状をなす部分透光領域３０４ｂ（図３）とを有する。この部分透光領域３０４ｂは、透光部材を用いて構成してもよいが、何もない隙間空間としてもよい。これら部分遮光領域３０４ａと部分透光領域３０４ｂのそれぞれは、液晶パネル１００の各ピクセルと同じ大きさを有しており、ピクセル単位で均一に混在している。具体的には、これらの部分遮光領域３０４ａと部分透光領域３０４ｂによって市松模様が形成されている。例えば、遮光層３０２と中間層３０４は、保護カバー３００の表面に印刷により同時に形成されるが、フィルム状部材を貼付するなどして形成してもよい。また、中間層３０４は、市松模様以外の模様を採用してもよい。

図２は、保護カバー３００の表面に形成される中間層３０４とカラーフィルタ１２０のフィルタ部１２２およびブラックマスク１２４との位置関係を示す部分的な断面図である。また、図３は保護カバー３００の表面に形成される中間層３０４とカラーフィルタ１２０のフィルタ部１２２およびブラックマスク１２４との位置関係と、中間層３０４の具体例を示す部分的な平面図である。

図２に示すように、中間層３０４の内側境界Ｌ１は、カラーフィルタ１２０のフィルタ部１２２とブラックマスク１２４の境界Ｌ２と一致する。また、中間層３０４の外側境界Ｌ３は、ブラックマスク１２４の外側境界Ｌ４よりも内側に位置する。したがって、図３に示すように、中間層３０４の部分透光領域３０４ｂを通して、その下側に配置されたブラックマスク１２４を見ることができる。

このように、第１の実施形態の液晶表示装置１０では、遮光層３０２と同じ材料、同じ色の部分遮光領域３０４ａと部分透光領域３０４ｂとが混在する模様を有する中間層３０４によってカラーフィルタ１２０のブラックマスク１２４を覆うことにより、この中間層３０４においては、部分透光領域３０４ｂを通して見えるカラーフィルタ１２０のブラックマスク１２４の色と保護カバー３００の遮光層３０２の色が混在して一様に見えることになり、カラーフィルタ１２０に含まれるフィルタ部１２２周辺のブラックマスク１２４が目立つことを防止することができる。

また、中間層３０４を市松模様等にして、遮光層３０２と同じ材料、同じ色の部分遮光領域３０４ａと部分透光領域３０４ｂとを均一に混在させることにより、部分透光領域３０４ｂを通して見えるブラックマスク１２４を遠目に見て一様にぼかすことができるため、ブラックマスク１２４が目立つことをさらに防止することができる。

また、中間層３０４において、部分遮光領域３０４ａと部分透光領域３０４ｂをピクセル単位で混在させることにより、中間層３０４全体として均一に見せることが可能になり、ブラックマスク１２４が目立つことを確実に防止することができる。

なお、フィルタ部１２２とブラックマスク１２４の境界位置Ｌ２が中間層３０４の内側境界Ｌ１よりも内側にずれてブラックマスク１２４の一部が露出した場合であっても、遮光層３０２とこの露出したブラックマスク１２４の間に上述した部分遮光領域３０４ａと部分透光領域３０４ｂの混在部分が配置されることになるため、ブラックマスク１２４のみが強調されて目立つことを防止することができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の液晶表示装置の構成を示す図である。図４に示す本実施形態の液晶表示装置１０Ａは、図１に示した第１の実施形態の液晶表示装置１０に対して、中間層３０４を中間層１３０４に置き換えた点が異なっている。

中間層１３０４は、図１〜図３に示した第１の実施形態の中間層３０４に対して、内側をフィルタ部１２２側に、例えば２ピクセル分延伸させた点が異なっている。これにより、ブラックマスク１２４とともにフィルタ部１２２の外周近傍であってブラックマスク１２４と接するフィルタ部１２２の一部領域が中間層１３０４で覆われる。

図５は、第２の実施形態の中間層１３０４とフィルタ部１２２およびブラックマスク１２４との位置関係を示す部分的な断面図である。また、図６は第２の実施形態の中間層１３０４とフィルタ部１２２およびブラックマスク１２４との位置関係と、中間層１３０４の具体例を示す部分的な平面図である。

図５に示すように、中間層１３０４の内側境界Ｌ１１は、カラーフィルタ１２０のフィルタ部１２２とブラックマスク１２４の境界Ｌ２よりも内側に位置する。また、中間層１３０４の外側境界Ｌ３は、ブラックマスク１２４の外側境界Ｌ４よりも内側に位置する。したがって、図６に示すように、中間層１３０４の部分透光領域１３０４ｂを通して、その下側に配置されたブラックマスク１２４とフィルタ部１２２の一部（外周に沿った２ピクセル分に相当する部分）を見ることができる。

このように、第２の実施形態の液晶表示装置１０Ａでは、中間層１３０４は、ブラックマスク１２４の内側境界Ｌ２を超えてフィルタ部１２２側に延伸しており、フィルタ部１２２の外周に沿った一部領域を覆っている。このため、カラーフィルタ１２０のブラックマスク１２４とフィルタ部１２２との境界をぼかすことができ、ブラックマスク１２４が目立つことをさらに防止することができる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態の中間層２３０４とフィルタ部１２２およびブラックマスク１２４との位置関係と、中間層２３０４の具体例を示す部分的な平面図である。なお、図４および図５に示した構成は、第２の実施形態の中間層１３０４を第３の実施形態の中間層２３０４に置き換えることにより、そのまま用いることができる。

図７に示すように、本実施形態の中間層２３０４は、第２の実施形態の中間層１３０４に対して、内側をフィルタ部１２２側に、例えば２ピクセル分延伸させた点は同じであるが、フィルタ部１２２と重複する部分遮光領域２３０４ａがブラックマスク１２４から内側に遠ざかるにつれて小さくなっている。

これにより、カラーフィルタ１２０のブラックマスク１２４を目立たなくすると同時に、保護カバー３００の中間層２３０４とカラーフィルタ１２０のフィルタ部１２２との境界も目立たなくすることができる。

（第４の実施形態）
第２の実施形態では、液晶表示装置１０Ａが動作中に、フィルタ部１２２を覆っている中間層１３０４の部分透光領域１３０４ｂを通して見える各ピクセルの色については特に限定しなかったが、第４の実施形態では、部分透光領域１３０４ｂを通して見える各ピクセルの色を特定の色に設定している。

例えば、図６において、ブラックマスク１２４に隣接する内側の１ピクセル幅分の部分透光領域１３０４ｂから見える各ピクセルの色をブラックマスク１２４の色に設定するとともに、その内側の１ピクセル幅分の部分透光領域１３０４ｂから見える各ピクセルの色を、さらに内側に隣接するピクセルの色と遮光層３０２や部分遮光領域１３０４ａの色との中間色に設定する。これらの色の設定は、例えば、液晶表示装置１０Ａを駆動する表示処理部２０（図８）によって行われる。

図８は、第４の実施形態の表示システムの構成を示す図である。図８に示す表示システムは、液晶表示装置１０Ａと表示処理部２０とを含んで構成されている。液晶表示装置１０Ａは、例えば、図４に示した構成を有する。表示処理部２０は、表示データが入力されてピクセル単位のＲＧＢデータを格納するフレームメモリと、表示データに基づいてフィルタ部１２２の周辺近傍の２ピクセル分の色を、上述したブラックマスク１２４の色や、隣接するピクセルの色と遮光層３０２や部分遮光領域１３０４ａの色との中間色に設定することにより、フレームメモリ内の該当するピクセルの色を変更する色変更処理部と、フレームメモリに格納された各ピクセル単位のＲＧＢデータを読み出して液晶表示装置１０Ａを駆動するドライバとを含んでいる。

このようにして、部分透光領域１３０４ｂを通して見える各ピクセルの色を特定の色に設定（変更）することにより、保護カバー３００の中間層１３０４とカラーフィルタ１２０のフィルタ部１２２との境界をさらに目立たなくすることができる。

ところで、部分透光領域１３０４ｂを通して見える各ピクセルの色を特定の色に設定する手法は、図７に示した中間層２３０４の部分透光領域２３０４ｂを通して見える各ピクセルの色について適用してもよい。

また、第３および第４の実施形態において、図７に示す部分透光領域２３０４ｂ、特に１ピクセルの大きさよりも部分遮光領域２３０４ａの大きさが小さい場合に、１ピクセル内で部分遮光領域２３０４ａによって遮蔽されずに露出する領域については、部分遮光領域２３０４ａをピクセルに相似な矩形形状（正方形）とするのではなく、図９に示すように、１ピクセルに対応してフィルタ部１２２を構成する複数の色（ＲＧＢ）が同じ比率で露出するような形状とすることが望ましい。これにより、各ピクセルの一部が中間層２３０４の部分遮光領域２３０４ａによって覆われることにより、露出しているＲＧＢの比率が変化して各ピクセルの色が変わってしまうことを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した第４の実施形態では、ブラックマスク１２４に隣接する内側の１ピクセル幅分の部分透光領域１３０４ｂから見える各ピクセルの色をブラックマスク１２４の色（第１の色）に設定し、その内側の１ピクセル幅分の部分透光領域１３０４ｂから見える各ピクセルの色を、さらに内側に隣接するピクセルの色と遮光層３０２や部分遮光領域１３０４ａの色との中間色（第２の色）に設定したが、これらの第１および第２の色の全体を第１の色に置き換えて、あるいは、第２の色に置き換えるようにしてもよい。

上述したように、本発明によれば、部分遮光領域と部分透光領域とが混在する模様を有する中間層によってカラーフィルタのマスク部を覆うことにより、この中間層においては、部分透光領域を通して見えるカラーフィルタのマスク部の色と、カバー部材の遮光層と同じ色を有する部分遮光領域の色とが混在して見えることになり、カラーフィルタに含まれるフィルタ部周辺のマスク部が目立つことを防止することができる。

１０、１０Ａ液晶表示装置
２０表示処理部
１００液晶パネル
２００バックライト
３００保護カバー
１１０液晶部
１２０カラーフィルタ
１３０、１３２ガラス基板
１４０、１４２偏光板
１２２フィルタ部
１２４ブラックマスク（ＢＭ）
３０２遮光層
３０４、１３０４、２３０４中間層
３０４ａ、１３０４ａ、２３０４ａ部分遮光領域
３０４ｂ、１３０４ｂ、２３０４ｂ部分透光領域

Claims

フィルタ部とその周囲に配置されて遮光するマスク部とが含まれるカラーフィルタと、前記フィルタ部に対応する表示領域を有する液晶部とを有する液晶パネルと、前記液晶パネルの表面側に配置されて透光性材料からなるカバー部材とを備える液晶表示装置であって、
前記カバー部材は、前記フィルタ部の外側に配置された前記マスク部の一部に対応して部分遮光領域と部分透光領域とが混在する模様を有する中間層と、前記中間層の外側に配置されて前記部分遮光領域と同じ材質、同じ色を有する遮光層とを有し、
前記中間層は、前記マスク部を超えて前記フィルタ部側に延伸しており、
前記フィルタ部の外周近傍であって前記マスク部と接する一部領域を前記中間層で覆い、
前記中間層に含まれる前記部分透光領域は、前記液晶パネルの１ピクセルに対応して前記フィルタ部を構成する複数の色が同じ比率で露出するように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記中間層に含まれる前記部分遮光領域は、前記一部領域において、前記マスク部から遠ざかるにつれて小さくなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記中間層に含まれる前記部分透光領域に対応する前記液晶パネルの各ピクセルの色を、前記中間層に隣接する前記液晶パネルの各ピクセルの色と前記遮光層の色の中間色、および／または、前記マスク部の色にすることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
前記模様は、前記部分遮光領域と前記部分透光領域とが均一に混在することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記模様は、市松模様であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
前記模様は、前記部分遮光領域と前記部分透光領域とが前記液晶パネルのピクセル単位で混在することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。