JP7172038B2 - 液晶表示パネルとこれを含む表示装置 - Google Patents

Description

本願は、２０１６年９月１３日に出願した中国特許出願第２０１６１０８２２１２９．Ｘ号明細書の優先権を主張し、その内容が参照によりここで取り込まれる。
本発明は、表示技術に関し、特に液晶表示パネル及び表示装置に関する。

フラットパネル表示装置は、マルチメディア技術の発展において欠かせることのできないツールになっている。液晶表示（ＬＣＤ）装置は、用途が最も多くて汎用する多くのフラットパネルディスプレイに使用される。通常のＬＣＤパネルは、主にカラーフィルム基板、アレイ基板、カラーフィルム基板とアレイ基板の間に位置する液晶層、及び支持機能を果たす複数のメインフォトスペーサー（main photo spacer）からなる。しかし、ＬＣＤ装置の使用における問題は、ムラや曇りの欠陥であり、表示スクリーンの輝度に不一致が生じ、見る側にとって、表示スクリーンに表示される色彩にムラや不規則が生じる。本発明者は、表示上の色ムラに対し上述の技術問題を解決することを含めて、通常の液晶表示技術を改良する液晶表示パネルと表示装置を提供することに取り組む。

本発明の１つの実施例は、液晶表示パネルである。液晶表示パネルは、第１基板と、第１基板に対向する第２基板と、第１基板と第２基板との間に位置する複数の矩形画素配列とを含んでもよい。各矩形画素配列は、行に配置した複数の画素と、複数のメインフォトスペーサーを含んでもよい。複数のメインフォトスペーサーは、第１画素行に分布する少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと、第２画素行に分布する少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーを含んでもよい。少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、第２画素行に位置してもよく、第１画素行の少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと交差する。

液晶表示パネルは、等間隔で第１画素行に配置する複数の第１メインフォトスペーサーを含んでもよい。液晶表示パネルは、等間隔で第２画素行に配置する複数の第２メインフォトスペーサーを含んでもよい。第１メインフォトスペーサーの配置と第２メインフォトスペーサーの配置とは、互いに交差してもよい。

少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、矩形画素配列の１つの角から矩形画素配列の対角まで延伸する対角線の位置に位置してもよい。

第１メインフォトスペーサーと第２メインフォトスペーサーは、対応する画素行の画素同士の隙間に位置してもよい。

複数のメインフォトスペーサーの少なくとも１つは、同一色の少なくとも２つの画素に隣接する位置に位置してもよい。

複数のメインフォトスペーサーの少なくとも１つは、少なくとも２つの青色画素に隣接する位置に位置してもよい。

複数のメインフォトスペーサーの少なくとも一部は、第１基板及び第２基板のいずれか一方に接触してもよい。メインフォトスペーサーと、第１基板及び第２基板のいずれか一方との接触総面積は、液晶表示パネルの約７０～１４０μｍ^２ ／ｍｍ^２の範囲内にあってもよい。

本発明の少なくとも一部の実施例において、矩形画素配列の同一画素行の色は、同一であり、各画素行は、色の異なる画素行に隣接する。

少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、隣接する矩形画素配列で同一であってもよい。少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、隣接する矩形画素配列で異なってもよい。

本発明の少なくとも一部の実施例において、矩形画素配列の幅は、１０個画素であってもよく、各矩形画素配列に２つのメインフォトスペーサーが提供されてもよい。本発明の他の実施例において、矩形画素配列の幅は、１２個画素であってもよく、各矩形画素配列に３つのメインフォトスペーサーが提供されてもよい。本発明の他の実施例において、矩形画素配列の幅は、１６個画素であってもよく、各矩形画素配列に４つのメインフォトスペーサーが提供されてもよい。

本発明の少なくとも一部の実施例において、複数のメインフォトスペーサーの少なくとも一部は、第１基板及び第２基板のいずれか一方に接触してもよい。第１基板及び第２基板のいずれか一方に接触する各メインフォトスペーサーの少なくとも一端は、円形、楕円形、矩形のうちの１つである接触面を含む。本発明の実施例において、当該接触面は、円形又は楕円形であり、接触面の径が約８～２０μｍである。本発明の実施例において、接触面は、矩形であり、当該矩形の各辺の長さが約８～２０μｍである。本発明の別の実施例は、本文に開示する液晶表示パネルを含む表示装置である。

本明細書の末尾の特許請求の範囲に明確に主張され、特に指摘されるものを、本発明の主題と見なす。以下の図面を参照した詳細な記載から、本発明の上述及びその他の目的、特徴及び利点は、明らかである。

従来の液晶表示パネルにおけるメインフォトスペーサーの配置模式図である。 本発明の実施例による液晶表示パネルの模式図である。 本発明の液晶表示パネルにおけるメインフォトスペーサーの配置模式図である。 本発明の液晶表示パネルにおけるメインフォトスペーサーの配置模式図である。 本発明の液晶表示パネルにおけるメインフォトスペーサーの配置模式図である。 本発明の液晶表示パネルによる人間視覚のコントラスト感度テストの結果を示す。

続いて、上述の図面を参照しながら、本発明を明確且つ完全に記載する。法的規定を満たすために、本発明の主題を具体的に記載する。しかし、記載自体は、本発明の範囲を限定するという趣旨がない。主張される主題は、現在又は将来の技術と組み合わせるなどして他の方式によって実現することもでき、本文に記載するステップや要素と類似する異なるステップや要素を含むことを、発明者が既に想到している。

各図面の実施例と共に本技術を記載しているが、他の類似する実施例を使用することや、本技術から逸脱した場合に本技術の同一機能を実行するために修正と追加をしてもよいことを理解するべきである。従って、本技術は、任意の単一の実施例に限定されるべきではなく、添付する特許請求の範囲に基づく範囲で理解するべきである。また、本文に記載する実施例に基づいて、通常の従来技術の１つから取得した全てのほかの実施例は、本発明の範囲内にあるとされるべきである。

図１に示すように、通常の液晶表示（ＬＣＤ）パネルにおいて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３つの画素１００は、行に配置している。このような配置は、ラージサイズの表示パネルではよく見られる。また、図１に示すように、各メインフォトスペーサー２００は、２つの青色（Ｂ）画素１００の間に位置し、垂直と水平方向に揃っている。外部圧力に耐えるには、通常のＬＣＤ表示パネルでは、７個画素の間隔で２つのメインフォトスペーサー２００が配置される。画素を重複配列で配置することによって、通常のＬＣＤパネルで各配列幅が７個画素であり、各配列に１つのメインフォトスペーサー２００を有する。

ＬＣＤパネルに大きい外力がかかる（例えば＞４０Ｋｇｆ／ｃｍ^２）場合、メインフォトスペーサー２００は、位置のずれにより、液晶層に接触する配向層にかすり傷を生じさせることがある。これによって、液晶分子のプレチルト角がシフトし、液晶層におけるムラを生じさせ、更に表示色のムラを生じさせ、欠陥のあるＬＣＤ製品を生産することになる。通常、ブラックマトリックスを利用し、メインフォトスペーサー２００の位置の更に大きい面積を遮ることによって色ムラ現象を緩和する。しかし、メインフォトスペーサー２００が２つの画素の間（例えば２つの青色（Ｂ）画素１００の間）に位置するため、メインフォトスペーサー２００の位置のブラックマトリックスの数の増加によって、必ず開口率を低下させる。これによって、所望ではない色ムラ現象（例えば、メインフォトスペーサー２００が２つの青色（Ｂ）画素１００の間に設置されるとき、青色のムラが生じる）、即ちムラや曇りの欠陥が表示スクリーンに生じることをもたらす。

本発明のＬＣＤパネルは、表示上の色ムラが生じるという上述の技術問題を含めて通常のＬＣＤパネルを改良している。

図２に示すように、本発明の実施例のＬＣＤパネルは、第１基板１０、第１基板に対向に設置される第２基板２０、及び第１基板１０と第２基板２０の間に位置するメインフォトスペーサーを含む。

メインフォトスペーサー３０は、画素配列に位置する。任意選択で、メインフォトスペーサー３０は、２つの画素同士の隙間に位置する。メインフォトスペーサー３０と、第１基板又は第２基板との接触量は、例えば特定した外部圧力に耐えるように制御される。例えば、メインフォトスペーサー３０と、第１基板及び第２基板のいずれか一方との接触総面積がＬＣＤ基板の約７０～１４０μｍ^２ ／ｍｍ^２となるように、メインフォトスペーサー３０を分布させる。

第１基板１０と第２基板２０の間の表示領域において、配列になる複数の画素を設置する。任意選択で、画素は、複数の矩形画素配列に配置される。矩形画素配列は、連続的に配置する。任意選択で、矩形画素配列に少なくとも２つのメインフォトスペーサー３０が配置される。矩形画素配列内のメインフォトスペーサー３０は、重ならず、しかも互いに異なる行と列に配列してもよい。

矩形画素配列は、互いに密に配置されるべきである。任意選択で、矩形画素配列は、間に隙間ができないように、互いに隣接して配置する。

本発明のＬＣＤパネルを形成するには、第１基板１０の第２基板２０に向ける側にメインフォトスペーサー３０を配置することによって、各メインフォトスペーサー３０の自由端が第２基板２０に接触する接触面となる。第２基板２０の第１基板１０に向ける側にメインフォトスペーサー３０を配置して、各メインフォトスペーサー３０の自由端が第１基板１０に接触する接触面となるのもよい。

メインフォトスペーサー３０の接触面の形状を特に限定しない。接触面の形状は、円形、楕円形、矩形又は多角形であってもよい。

メインフォトスペーサー３０の接触面の形状が円形又は楕円形であると、円形又は楕円形の最大径は、約８～２０μｍの範囲内にある。メインフォトスペーサー３０の接触面の形状が矩形であると、矩形の最大辺長は、約８～２０μｍの範囲内にある。接触面のサイズの範囲を選択することによって、所望の接触面積を満足させるには必要とするメインフォトスペーサー３０の数の算出、与えられたサイズのＬＣＤパネルに基づくメインフォトスペーサー３０の総数の算出をしやすくする。

メインフォトスペーサーと基板との接触面積が一定であるため、メインフォトスペーサーの総数も一定である。矩形画素配列の面積が大きいほど、矩形画素配列において提供するメインフォトスペーサー３０の数は多くなる。任意選択で、隣接する矩形画素配列のサイズは、同一に保持される。この場合、各矩形画素配列において提供するメインフォトスペーサー３０の数も同一に保持される。他の実施例において、隣接する矩形画素配列は、異なるサイズを有してもよい。この場合、各矩形画素配列において提供するメインフォトスペーサー３０の数も異なる。

例えば、矩形画素配列の幅が１０個画素である場合、矩形画素配列に２つのメインフォトスペーサーが配置される。また、例えば、矩形画素配列の幅が１２個画素である場合、矩形画素配列に３つのメインフォトスペーサーが配置される。また、例えば、矩形画素配列の幅が１６個画素である場合、矩形画素配列に４つのメインフォトスペーサーが配置される。矩形画素配列に配置されるメインフォトスペーサーの数は、矩形画素配列のサイズに比例的に変化する。

光に対する人間の視覚コントラスト感度は、コントラストに基づく式（１）と（２）に基づいて確定することができる。
各度の視角の格子周期＝１／｛５７．３ ａｔａｎ （格子周期／観察距離） （１）
コントラスト＝（Ｉ_ｍａｘ―Ｉ_ｍｉｎ）／（Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_ｍｉｎ） （２）
ここで、Ｉ_ｍａｘは最大強度であり、Ｉ_ｍｉｎは最小強度である。

より具体的に、各度の視角の格子周期を増加し、又はコントラストを減少することによって、人間の視覚コントラスト感度を低下させることができる。これによって、表示スクリーン上の色ムラの感覚を最小化することができる。

図３ａ～図３ｃは、本発明のＬＣＤパネルの実施例を示す。図４は、式（１）と（２）から算出したＬＣＤパネルの各実施例の視覚コントラスト感度を示す。図４において、ｘ軸は各度の視角の格子周期を示し、ｙ軸はコントラストの逆数を示す。配置Ａは、従来技術に基づく７×７配置である。配置Ｂは、本発明のＬＣＤパネルの実施例のメインフォトスペーサー３０の１０×１０配置である。配置Ｃは、本発明のＬＣＤパネルの別の実施例のメインフォトスペーサー３０の１２×１２配置である。配置Ｄは、本発明のＬＣＤパネルの別の実施例のメインフォトスペーサー３０の１６×１６配置である。黒色の点線は、人間の視覚コントラスト感度曲線を示す。数値が点線より下にあると、ヒトの目で当該物体を観測することができる。数値が点線より上にあると、ヒトの目で当該物体を観測することができない。

図４に示すように、矩形画素配列４０の長さの増加に伴い、各度の視角の格子周期も増加する。各度の視角の格子周期は、配置Ａ～配置Ｄでそれぞれ５－８、７－１２、８－１５、８－１５である。各度の視角の格子周期の増加に伴い、視覚コントラスト感度も曲線に接近する。コントラストの逆数に対応する数値に対し、配置Ａ、Ｂ、Ｃでは、類似なコントラストになる。比較することによって、配置Ｄのコントラストは、７５であると明らかに高く、最も曲線に接近する。従って、本発明のＬＣＤパネルのメインフォトスペーサー３０の配置では、矩形画素配列４０のサイズの増大に伴い、矩形画素配列４０のメインフォトスペーサー３０の数もそれに伴い増加し、メインフォトスペーサー３０の配置が明らかに不規律と無秩序になる。従って、各度の視角の格子周期とコントラストの逆数は、視覚コントラスト感度曲線へシフトし、色ムラに対する観察者の認識力が低下することを示す。言い換えれば、観察者が色ムラの発生に気づくことは減少し、場合によってなくなる。

本発明のＬＣＤパネルにおいて、メインフォトスペーサー３０は、光に対する人間の視角コントラスト感度に基づいて分布してもよい。いかなる特定な理論にも限定されない場合では、メインフォトスペーサー３０が均一に分布するほど、表示上の色のコントラストに対する感度が高くなり、表示上の色ムラ領域に対し敏感になると信じるべきである。逆に、メインフォトスペーサー３０が不均一に分布するほど、表示上の色のコントラストに対する感度が低くなり、表示上の色ムラに気づく能力が低くなると信じるべきである。

従って、本発明のＬＣＤパネルにおいて、表示上の色ムラ現象に気づくことを緩和・除去するには、ＬＣＤパネルのメインフォトスペーサー３０の配置をなるべく不均一にする。従って、本発明のＬＣＤパネルにおいて、各矩形画素配列４０に少なくとも２つのメインフォトスペーサーを配置し、メインフォトスペーサー３０が矩形画素配列４０の異なる行と異なる列に配置してもよい。

矩形画素配列４０の同一行のメインフォトスペーサー３０は、矩形画素配列４０の幅方向に沿って等間隔で離間してもよい。同一行のメインフォトスペーサー３０は、不規律な間隔で離間する実施例もありうる。本発明の一部の実施例において、図３ａ～図３ｃに示すように、矩形画素配列４０のメインフォトスペーサー３０は、交差して配置するように配置することによって、矩形画素配列の異なる行のメインフォトスペーサー３０の位置が互いに交差する。任意選択で、メインフォトスペーサー３０を、矩形画素配列の１つの角から矩形画素配列の対角まで延伸する対角線に沿って配置する。

メインフォトスペーサー３０のＬＣＤパネルにおける配置を更に不規則にするために、隣接する矩形画素配列４０のメインフォトスペーサー３０の配置は、異なってもよい。各メインフォトスペーサー３０の矩形画素配列４０での位置は、メインフォトスペーサー３０の隣接する矩形画素配列４０での位置とは異なってもよい。例えば、２つの隣接する矩形画素配列のメインフォトスペーサー３０は、異なる方向に沿って対角に配置してもよい。また、例えば、メインフォトスペーサー３０は、矩形画素配列４０で三角形となるように配置し、隣接する矩形画素配列４０で対角線に沿って配置するのもよい。

同一行の画素は、同一の色を有する。また、各画素行は、色の異なる画素行に隣接する。図３ａ～図３ｃに示す実施例では、３種類の色の画素Ｒ、Ｂ、Ｇは、行毎に交替して配置する。各メインフォトスペーサー３０は、同一色の画素に隣接して配置してもよく、例えば、赤色画素に隣接し、又は、緑色画素に隣接し、又は、青色画素に隣接する。任意選択で、各メインフォトスペーサー３０は、同一色の少なくとも２つの画素に隣接する。

青色に対するヒトの目の感度が最も低いとされるため、メインフォトスペーサー３０は、青色画素に隣接する位置に配置してもよい。任意選択で、各メインフォトスペーサー３０は、少なくとも２つの青色画素に隣接する。

各矩形画素配列のメインフォトスペーサー３０は、画素同士の隙間に位置してもよい。これは、ラージサイズを必要とするＬＣＤパネルの場合に有利である。メインフォトスペーサー３０は、矩形画素配列の異なる行と異なる列の画素同士の隙間に位置してもよい。メインフォトスペーサー３０は、対角線に沿って画素同士の隙間に位置してもよい。任意選択で、メインフォトスペーサー３０は、同一色の画素同士の隙間に位置する。任意選択で、メインフォトスペーサー３０は、２つの青色画素同士の隙間に位置する。前記配列は、所望ではない「ムラ」をなるべく緩和することを許容する。

本発明は、別の態様として、上述のＬＣＤパネルを含む表示装置を更に提供する。表示装置は、携帯電話、タブレットパソコン、テレビ、ディスプレイ、ノートパソコン、デジタルフォトフレーム、ナビゲーションなど任意のほかの表示製品又は部品である。当該表示装置の実施は、上述のＬＣＤパネルの実施例を参照する。

不規律な模様ほど、ヒトの目の感度が低くなる。メインフォトスペーサー配置の不規則性を高め、例えば隣接する画素配列でのメインフォトスペーサーの分布を変更することによって、本発明の実施例は、表示上の色ムラに対するヒトの目の感度を効果的に減少することができ、更に、所望ではないムラ又は曇りの欠陥の発生に気づくことを減少させる。

説明の目的で本発明の各実施例の記載を示したが、排他し又は開示される実施例に限定するという趣旨ではない。記載した実施例の範囲と趣旨を逸脱しない前提で、一部の修正や変形は、当業者にとって自明である。ここで使用する用語は、実施例の原理や、市場で現れた技術の実際の応用又は技術の改良を最も効果的に解釈すること、又は、当業者のうちのほかのものが本発明の実施例を理解できるようにするために選択される。

Claims (15)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間の複数の矩形画素配列とを含む液晶表示パネルにおいて、
   各矩形画素配列は、行に配置した複数の画素と、複数のメインフォトスペーサーを含み、
   前記複数のメインフォトスペーサーは、第１画素行に分布する少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと、第２画素行に分布する少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーとを含み、
   前記少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、第２画素行且つ前記少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと異なる列に位置し、
   前記複数のメインフォトスペーサーの少なくとも一部は、前記第１基板及び前記第２基板のいずれか一方に接触し、
   前記少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと前記少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、隣接する矩形画素配列での配置が異なり、
   前記複数のメインフォトスペーサーの少なくとも１つのメインフォトスペーサーは、隣接する２つの画素の間に位置し、前記少なくとも１つのメインフォトスペーサーに隣接するように設置される画素の画素面積は、前記少なくとも１つのメインフォトスペーサーに隣接しないように設置される画素の画素面積よりも小さく、
   前記第１画素行に分布する順に隣接する少なくとも３つの第１メインフォトスペーサーと、前記第２画素行に分布する順に隣接する少なくとも３つの第２メインフォトスペーサーとを含み、
   前記少なくとも３つの第１メインフォトスペーサーのうち、任意の隣接する２つの第１メインフォトスペーサーの間の、前記第１画素行に沿った距離が異なり、
   前記少なくとも３つの第２メインフォトスペーサーのうち、任意の隣接する２つの第２メインフォトスペーサーの間の、前記第２画素行に沿った距離が異なる、液晶表示パネル。
2. 等間隔で第１画素行に配置する複数の第１メインフォトスペーサーと、等間隔で第２画素行に配置する複数の第２メインフォトスペーサーを含み、
   前記第１メインフォトスペーサーは、前記複数の第２メインフォトスペーサーと異なる列に位置する、請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと前記少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、前記矩形画素配列の１つの角から前記矩形画素配列の対角まで延伸する対角線の位置に位置する、請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
4. 前記少なくとも１つの第１メインフォトスペーサーと前記少なくとも１つの第２メインフォトスペーサーは、対応する画素行の画素同士の隙間に位置する、請求項１～３のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
5. 前記隣接する２つの画素は同一色である、請求項１～４のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
6. 前記複数のメインフォトスペーサーの少なくとも１つは、少なくとも２つの青色画素に隣接する位置に位置する、請求項１～５のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
7. メインフォトスペーサーと、前記第１基板及び前記第２基板のいずれか一方との接触総面積は、液晶表示パネルの７０～１４０μｍ^２／ｍｍ^２の範囲内にある、請求項１～６のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
8. 各矩形画素配列において、同一行の画素は同一色を有し、各画素行は色の異なる画素行に隣接する、請求項１～７のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
9. 各矩形画素配列の、前記複数のメインフォトスペーサーが位置する画素行に沿う幅は、１０個画素であり、
   各矩形画素配列に２つのメインフォトスペーサーが配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
10. 各矩形画素配列の、前記複数のメインフォトスペーサーが位置する画素行に沿う幅は、１２個画素であり、
    各矩形画素配列に３つのメインフォトスペーサーが配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
11. 各矩形画素配列の、前記複数のメインフォトスペーサーが位置する画素行に沿う幅は、１６個画素であり、
    各矩形画素配列に４つのメインフォトスペーサーが配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
12. 前記複数のメインフォトスペーサーの少なくとも一部は、前記第１基板及び前記第２基板のいずれか一方に接触し、
    前記第１基板及び前記第２基板のいずれか一方に接触する各メインフォトスペーサーの少なくとも一端は、円形、楕円形、矩形のうちの１つである接触面を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
13. 前記接触面は、円形又は楕円形であり、
    前記接触面の径は、約８～２０μｍである、請求項１２に記載の液晶表示パネル。
14. 前記接触面は、矩形であり、
    当該矩形の各辺の長さは、約８～２０μｍである、請求項１２に記載の液晶表示パネル。
15. 請求項１～１４のいずれか一項に記載の液晶表示パネルを含む表示装置。

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