(57)【要約】【課題】基板の組み立てずれ発生時の混色マージンをブラックマトリクス層により確保しつつ開口率の低下を抑制した液晶パネルを提供する。【解決手段】互いに隣接する画素24に対応する各着色部群56a，56bの赤色に対応する着色部52r，52r同士および緑色に対応する着色部52g，52g同士をそれぞれ画素24間に亘って連続して形成する。着色部52r，52b間、および、着色部52b，52g間のそれぞれにブラックマトリクス層61を形成する。基板の組み立てずれ発生時の混色マージンをブラックマトリクス層61により確保しつつ開口率の低下を抑制できる。【選択図】図１
2009229485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された一対の基板と、これら基板の間に介在された光変調層とを備え、複数の副画素を有する複数の画素が一方向および他方向のそれぞれに隣接してマトリクス状に形成された表示素子であって、
前記副画素のそれぞれに対応した互いに異なる色の３つ以上の着色部を有し前記画素のそれぞれに対応して形成された着色部群を備えた着色層と、
互いに異なる色の前記着色部間に対応する位置に形成された遮光部とを具備し、
前記着色層は、同色の前記着色部が一方向に連続するとともに、他方向に隣接する前記画素に対応する前記各着色部群の前記着色部のうち、少なくともいずれかの色に対応する同色の前記着色部同士が前記画素間に亘って連続して形成されている
ことを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記各着色部群は、互いに異なる３色に対応した３つの前記着色部をそれぞれ有し、
前記着色層は、他方向について３つの前記着色部を互いに逆順に設けた前記着色部群２つを１単位として周期的に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項３】
前記着色部群は、赤色、緑色および青色にそれぞれ対応する着色部を有し、
他方向に隣接する前記画素に対応する前記各着色部群は、赤色の前記着色部同士と緑色の前記着色部同士とが前記画素間に亘って連続して形成され、
前記遮光部は、青色に対応する前記着色部と赤色に対応する前記着色部との間、および、青色に対応する前記着色部と緑色に対応する前記着色部との間にそれぞれ形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる色の着色部間に対応する位置に形成された遮光部を備えた表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示素子としての液晶表示素子である液晶パネルは、アレイ基板と対向基板とを互いに対向配置し、これら基板間に光変調層である液晶層を介在して構成され、複数の画素(ピクセル)がマトリクス状に形成されている。
【０００３】
このような液晶パネルにおいて、例えば対向基板に赤(Ｒ)、緑(Ｇ)、青(Ｂ)のそれぞれに対応する着色部を有する着色部群を画素毎に形成してカラー表示をする場合には、赤、緑、青を基本周期として、走査線に沿う水平方向(行方向)に赤、緑、青、赤、緑、青と順次規則的に配置している。また、各着色部の境界には、色の隙間およびアレイ基板と対向基板との組み立ての際に位置ずれが発生した時の混色を防止するための遮光部であるブラックマトリクス(ＢＭ)層が形成されている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平１１−８４３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記液晶パネルでは、アレイ基板と対向基板との間で水平方向に位置ずれ(組み立てずれ)が発生した際に、信号線遮光部に形成されたブラックマトリクス層が信号線遮光部から開口部に進出することにより開口率(透過率)を低下させるという問題がある。また、規則的な色層および各色層間にブラックマトリクス層を配置した構造では、上記開口率低下が全画素において発生し、高精細画素においては著しい輝度低下を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、基板の組み立てずれ発生時の混色マージンを確保しつつ開口率の低下を抑制した表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、互いに対向配置された一対の基板と、これら基板の間に介在された光変調層とを備え、複数の副画素を有する複数の画素が一方向および他方向のそれぞれに隣接してマトリクス状に形成された表示素子であって、前記副画素のそれぞれに対応した互いに異なる色の３つ以上の着色部を有し前記画素のそれぞれに対応して形成された着色部群を備えた着色層と、互いに異なる色の前記着色部間に対応する位置に形成された遮光部とを具備し、前記着色層は、同色の前記着色部が一方向に連続するとともに、他方向に隣接する前記画素に対応する前記各着色部群の前記着色部のうち、少なくともいずれかの色に対応する同色の前記着色部同士が前記画素間に亘って連続して形成されているものである。
【０００７】
そして、互いに隣接する画素に対応する各着色部群の少なくともいずれかの色に対応する各着色部同士を画素間に亘って連続して形成し、異なる色の着色部間にのみ遮光部を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板の組み立てずれ発生時の混色マージンを遮光部により確保しつつ開口率の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の第１の実施の形態の表示素子の構成を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１０】
図１ないし図４において、11は表示装置としての液晶表示装置を示し、この液晶表示装置11は、表示素子としての液晶表示素子である液晶パネル12と、この液晶パネル12の背面側に配設され白色光を照射する面状光源装置としてのバックライト13とを備え、バックライト13からの光を透過して利用する、いわゆる透過型のものである。
【００１１】
液晶パネル12は、カラー表示可能なアクティブマトリクス型の液晶パネルであって、基板としての第１基板であるアレイ基板15と基板としての第２基板である対向基板16とを対向配置し、これら基板15，16間に光変調層としての液晶層17および間隙を一定に保持するスペーサを介在させてその周縁部を接着層18により貼り合わせて構成され、中央部に位置する四角形状の表示領域22に、複数、例えば３つずつの同一サイズの副画素23からなる複数の画素24が一方向である垂直方向(列方向)と他方向である水平方向(行方向)とのそれぞれに沿ってマトリクス状に配設されているとともに、表示領域22の周囲を囲む額縁状に遮光部としての非表示領域25が形成されている。また、液晶パネル12には、図示しない偏光板がアレイ基板15の表示側および対向基板16の背面(裏面)側にそれぞれ貼り付けられている。
【００１２】
アレイ基板15は、図２に示すように、例えば透光性を有する絶縁性の基板であるガラス基板30を有し、このガラス基板30の液晶層17側(図４中上側)の主面上には、図３に示すように、複数の配線である走査線(ゲート配線)31と、複数の配線である信号線(ソース配線)32とが互いに略直交するように格子状に配設され、これら走査線31と信号線32とのそれぞれの交差位置に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)33が設けられ、これらを覆って液晶層17の液晶分子の配向用の配向膜35が形成されている。
【００１３】
走査線31および信号線32は、導電性を有する金属などの部材によりそれぞれ形成されている。このため、これら走査線31および信号線32は、光を透過しない。換言すれば、これら走査線31および信号線32は、遮光性(反射性)を有し、各画素24の間に位置して、配線ブラックマトリクス(ＢＭ)として機能している。また、走査線31は、水平方向に沿って形成され、信号線32は、垂直方向に沿って形成されている。
【００１４】
薄膜トランジスタ33は、ゲート電極が走査線31と接続され、ソース電極が信号線32と接続されているとともに、ドレイン電極に画素24を形成する画素電極が接続されており、走査線駆動回路であるゲートドライバ36からの信号が走査線31を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路であるソースドライバ37から信号線32を介して入力された信号に対応して画素電極に電圧を印加することで、画素24をそれぞれ独立して点灯／消灯させるものである。
【００１５】
各画素電極は、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料により略四角形状に形成され、走査線31および信号線32と周縁部が重なって形成されている。
【００１６】
一方、対向基板16は、図２に示すように、透光性を有する第２基板本体としてのガラス基板51を有し、このガラス基板51上に、着色層であるカラーフィルタ層52、対向電極53、および、液晶層17の液晶分子の配向用の配向膜54などが順次積層されている。
【００１７】
カラーフィルタ層52は、図１および図２に示すように、混色により白色または黒色を形成可能な複数の原色、例えば赤(Ｒ)、緑(Ｇ)および青(Ｂ)のそれぞれに対応する着色部52r，52g，52bを有する複数の着色部群56をそれぞれ備え、これら着色部52r，52g，52bが表示領域22に対応する部分にストライプ状に形成されている。
【００１８】
ここで、カラーフィルタ層52は、着色部52r，52g，52bのうち同色のものが垂直方向に連続して形成されているとともに、水平方向に着色部52r、着色部52b、着色部52gの順で並ぶ第１の着色部群56aと、この第１の着色部群56aと水平方向について逆順、すなわち、着色部52g、着色部52b、着色部52rの順で並ぶ第２の着色部群56bとが水平方向に順次隣接して形成されている。換言すれば、カラーフィルタ層52は、各着色部群56a，56bを１単位として、すなわち６つの副画素23を１単位として水平方向に周期的に形成されている。したがって、着色部52r，52g，52bは、全ての行において水平方向に同じ配列となっている。
【００１９】
さらに、第１の着色部群56aと第２の着色部群56bとにおいて、着色部52r，52g，52bのいずれかの色、本実施の形態では赤に対応する着色部52r同士、および、緑に対応する着色部52g同士が、画素24間に亘って連続して形成されている。換言すれば、第１の着色部群56aの水平方向の一端である図中の左端に位置する着色部52rは、図中の左側に隣接する第２の着色部群56bの水平方向の他端である図中の右端に位置する着色部52rと連続し、第２の着色部群56bの水平方向の他端である図中の右端に位置する着色部52gは、図中の右側に隣接する第１の着色部群56aの水平方向の一端である図中の左端に位置する着色部52gと連続している。このため、着色部52r，52gは、それぞれ着色部52bの約２倍の幅寸法を有し、互いに隣接する画素24中の互いに隣接する副画素23間に亘って連続している。
【００２０】
また、着色部52r，52b間、および、着色部52b，52g間には、遮光性(反射性)を有する遮光部としてのブラックマトリクス(ＢＭ)層61が形成されている。このブラックマトリクス層61は、色の隙間および基板15，16の水平方向への位置ずれすなわち組み立てずれ発生の際の混色(光抜け)を防止するためのもので、例えば合成樹脂などにより形成され、水平方向の中心位置が着色部52r，52bの中間位置、あるいは、着色部52b，52gの中間位置となるように形成されている。さらに、このブラックマトリクス層61は、理想的には水平方向の中心位置が信号線32の幅方向の中心位置と一致するように基板15，16が位置合わせされている。また、ブラックマトリクス層61は、着色部52r，52b間、および、着色部52b，52g間のそれぞれに、垂直方向に直線状に連続して形成されている。したがって、ブラックマトリクス層61は、各画素24中の副画素23間にのみ形成され、各画素24，24間に対応する位置には形成されていない。さらに、ブラックマトリクス層61は、信号線32よりも幅寸法が狭く設定されている。
【００２１】
また、カラーフィルタ層52の周囲は、図示しない四角形枠状の周辺遮光層により囲まれている。この周辺遮光層は、表示領域22の周縁からの光抜けを防止するためのもので、遮光性(反射性)を有する例えばブラックマトリクス層61と同一の材料により、このブラックマトリクス層61と同工程で形成されている。
【００２２】
対向電極53は、表示領域22の画素電極に対応する位置にて、例えばＩＴＯなどの透明導電材料により、例えばスパッタリング法などで形成されている。
【００２３】
また、液晶層17は、所定の液晶材料により形成された光変調層である。
【００２４】
次に、上記第１の実施の形態の製造方法を説明する。
【００２５】
まず、アレイ基板15の製造に際しては、アレイ基板15用の図示しない大判ガラス基板上に走査線31、信号線32および薄膜トランジスタ33などを形成し(導電部形成工程)、ポリイミドからなる配向膜材料を大判ガラス基板の表示領域22に対応する部分を覆うような範囲に塗布し、配向処理を施して配向膜を形成する(アレイ基板配向膜形成工程)。
【００２６】
一方、対向基板16の製造に際しては、対向基板16用の図示しない大判ガラス基板上に赤色レジスト液をスピンナ塗布し、例えば所定温度で所定時間プリベークした後、所定のマスクパターンを用いて、所定強度の紫外線により露光する。次いで、例えば所定濃度のＴＭＡＨ(テトラメチルアンモニウムハイドライド)水溶液を用いて所定時間現像し、さらに水洗い後、所定温度で所定時間ポストベークをすることによって、着色部52rを形成する。この後、緑色レジスト液、および、青色レジスト液を用いて、着色部52g，52bも同様の工程で形成する(カラーフィルタ層形成工程)。
【００２７】
このとき、着色部52rおよび着色部52gを、着色部52bの約２倍の幅に形成し、水平方向に着色部52r，52b，52g，52b，52rの順で周期的に形成する。
【００２８】
また、着色部52r，52g，52bの形成と同様の工程により、黒色樹脂を用いてブラックマトリクス層61を形成する(ブラックマトリクス層形成工程)。
【００２９】
さらに、各着色部52r，52g，52b上にスパッタリング法によりＩＴＯを堆積し、パターニングすることにより対向電極53を形成した(対向電極形成工程)後、ポリイミドからなる配向膜材料を大判ガラス基板のアレイ基板15側の表示領域22に対応する範囲を覆うように塗布し、配向処理を施して配向膜54を形成する(対向基板配向膜形成工程)。
【００３０】
次いで、大判ガラス基板間にスペーサを介在した状態で、大判ガラス基板の外周周辺部に接着層18を塗布してこれら大判ガラス基板を貼り合わせ(貼り合わせ工程)、例えば枚葉方式の封着治具に入れて排気し、所定の硬化温度にて所定時間焼成した(焼成工程)後、これら貼り合わされた大判ガラス基板を所定位置で分割することにより空状態の液晶パネル12が完成する(焼成工程)。
【００３１】
さらに、カイラル材が添加された液晶材料を図示しない液晶注入口から空状態の液晶パネル12へと真空注入した(注入工程)後、紫外線硬化樹脂を封止材として液晶注入口を封止して(封止工程)、それぞれ図示しない偏光板を取り付ける(偏光板取付工程)ことにより液晶パネル12が完成する。
【００３２】
ここで、信号線32の幅寸法をａ、ブラックマトリクス層61の幅寸法をｂとした場合、例えば対向基板16がアレイ基板15に対して水平方向にずれる際、着色部52r，52b，52gが隣接する着色部52b，52r(52g)，52gの開口部に混色するのは、(ａ＋ｂ)／２ずれたときである。すなわち、ブラックマトリクス層61がない場合で互いに異なる着色部の境界が信号線32の幅方向の中心位置(中央)に配置された際に混色が発生するのは、信号線32に対して水平方向にａ／２ずれたときであるから、幅寸法ｂのブラックマトリクス層61を形成することで混色マージンをｂ／２増加させることができるものの、一方で、基板15，16の組み立てずれが発生した場合には、開口部にブラックマトリクス層61が進出してくることとなり、バックライト13からの光が透過する面積が減少する(開口率(透過率)低下)。
【００３３】
そして、各副画素23の境界全てにブラックマトリクス層を形成する従来の場合では、水平方向のどちらに組み立てずれが発生しても全ての副画素23において開口面積の低下が生じる。例えば、副画素23の開口部の横方向の長さをα、縦方向の長さをβ、組み立てずれによりブラックマトリクス層が開口部にはみ出した量をγとすると、組み立てずれがない場合の副画素23の開口部の開口面積はα・βとなり、ブラックマトリクス層が開口部へとγはみ出した場合の開口面積は、全ての副画素23においてα・β−γ・βとなり、γ・β分、開口率低下が生じる。
【００３４】
そこで、本実施の形態では、互いに隣接する画素24，24に対応する各着色部群56a，56bの着色部52r，52r同士および着色部52g，52g同士を画素24間に亘って連続して形成、具体的には、水平方向について着色部を逆順に設けた各着色部群56a，56bを１単位として周期的に形成することにより、同色に対応する着色部52r，52rおよび着色部52g，52gが隣接する箇所では混色の問題が発生しないため、ブラックマトリクス層61を形成する必要がなくなるので、着色部52r，52b間および着色部52b，52g間にのみブラックマトリクス層61を形成すると、仮に対向基板16がアレイ基板15に対して図１中の左側にγずれるなどの基板15，16の組み立てずれが発生した場合、隣接する６つの副画素23(２つの画素24)で考えると、左側の着色部52rに対応する副画素23での開口面積がα・β−γ・β、右側の着色部52rに対応する副画素23での開口面積がα・β、各着色部52bに対応する副画素23での開口面積がα・β−γ・β、左側の着色部52gに対応する副画素23での開口面積がα・β、右側の着色部52gに対応する副画素23での開口面積がα・β−γ・βとなる。
【００３５】
したがって、６つの副画素23を１つの周期として考えた場合、各着色部52r，52b，52gに対応する副画素23での平均的な開口面積低下分は、着色部52r，52gに対応する副画素23でα・β−γ・β／２、着色部52bに対応する副画素23でα・β−γ・βとなり、上記従来の構成に比べ、着色部52r，52gのそれぞれに対応する副画素23で開口面積の低下分がγ・β／２改善されることになる。
【００３６】
この結果、基板15，16の組み立てずれ発生時の混色マージンをブラックマトリクス層61により確保しつつ、開口率低下(輝度低下)を抑制できる。
【００３７】
また、視感度が低い、すなわち比較的暗く見える青色に対応する着色部52bの両側にブラックマトリクス層61を形成し、赤色に対応する着色部52r，52r同士、および、緑色に対応する着色部52g，52g同士を画素24，24間に亘って連続させることにより、輝度低下発生の影響を、より低減させることができる。
【００３８】
次に、第２の実施の形態を図５を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、着色部群56が、水平方向に着色部52r、着色部52g、着色部52bの順で並ぶ第３の着色部群56cと、この第３の着色部群56cと水平方向について逆順、すなわち、着色部52b、着色部52g、着色部52rの順で並ぶ第４の着色部群56dとが水平方向に順次隣接して形成され、これら２つの着色部群56c，56dを１単位として水平方向に周期的に形成されているものである。
【００４０】
したがって、赤色に対応する着色部52r，52r同士、および、青色に対応する着色部52b，52b同士が、それぞれ隣接する画素24，24間に亘って連続して形成されている。
【００４１】
この結果、６つの副画素23(２つの画素24)を１つの周期として考えた場合、着色部52r，52bに対応する副画素23での平均的な開口面積低下分が抑制され、基板15，16の組み立てずれ発生時の混色マージンをブラックマトリクス層61により確保しつつ、開口率低下(輝度低下)を抑制できるなど、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４２】
次に、第３の実施の形態を図６を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
この第３の実施の形態は、上記各実施の形態において、着色部群56が、水平方向に着色部52b、着色部52r、着色部52gの順で並ぶ第５の着色部群56eと、この第５の着色部群56eと水平方向について逆順、すなわち、着色部52g、着色部52r、着色部52bの順で並ぶ第６の着色部群56fとが水平方向に順次隣接して形成され、これら２つの着色部群56e，56fを１単位として水平方向に周期的に形成されているものである。
【００４４】
したがって、青色に対応する着色部52b，52b同士、および、緑色に対応する着色部52g，52g同士が、それぞれ隣接する画素24，24間に亘って連続して形成されている。
【００４５】
この結果、６つの副画素23(２つの画素24)を１つの周期として考えた場合、着色部52b，52gに対応する副画素23での平均的な開口面積低下分が抑制され、基板15，16の組み立てずれ発生時の混色マージンをブラックマトリクス層61により確保しつつ、開口率低下(輝度低下)を抑制できるなど、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４６】
次に、第４の実施の形態を図７を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
この第４の実施の形態は、上記各実施の形態において、着色部群56が、水平方向に着色部52r、着色部52g、着色部52bの順で並ぶ第７の着色部群56g、水平方向に着色部52b、着色部52r、着色部52gの順で並ぶ第８の着色部群56h、および、水平方向に着色部52g、着色部52b、着色部52rの順で並ぶ第９の着色部群56iを水平方向に順次隣接して形成され、これら３つの着色部群56g，56h，56i(９つの副画素23)を１単位として水平方向に周期的に形成されている。
【００４８】
したがって、青色に対応する着色部52b，52b同士、および、緑色に対応する着色部52g，52g同士、および、赤色に対応する着色部52r，52r同士が、それぞれ隣接する画素24間に亘って連続して形成されている。
【００４９】
この結果、９つの副画素23(３つの画素24)を１つの周期として考えた場合、各着色部52r，52b，52gに対応する副画素23での平均的な開口面積低下分が抑制され、基板15，16の組み立てずれ発生時の混色マージンをブラックマトリクス層61により確保しつつ、開口率低下(輝度低下)を抑制できるなど、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
しかも、９つの副画素23を１つの周期として考えた場合に、着色部52r，52g，52bのそれぞれにおいて均一に開口率低下を抑制できる。
【００５１】
なお、上記第４の実施の形態において、各着色部群56での着色部52r，52g，52bの配置は、９つの副画素23を１つの周期として各着色部52r，52b，52gが順次画素24間に亘って連続するように形成すれば、任意に設定できる。
【００５２】
また、上記各実施の形態において、カラーフィルタ層52は、４つ以上の着色部群56を１単位として水平方向に周期的に形成してもよい。
【００５３】
さらに、カラーフィルタ層52は、水平方向に互いに隣接する着色部群56の着色部が同色になるようにすれば、水平方向に周期的でなくてもよい。
【００５４】
また、着色部は、例えばシアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)およびイエロー(Ｙ)の３色に対応させるもの、あるいは４つ以上の色に対応するものなどでもよい。
【００５５】
そして、液晶パネル12の細部は、上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の表示素子の着色層と遮光部との位置関係を示す平面図である。
【図２】同上表示素子を示す説明断面図である。
【図３】同上表示素子を示す回路図である。
【図４】同上表示素子を備えた表示装置を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の表示素子の着色層と遮光部との位置関係を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の表示素子の着色層と遮光部との位置関係を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の表示素子の着色層と遮光部との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
12    表示素子である液晶パネル
15    基板であるアレイ基板
16    基板である対向基板
17    光変調層としての液晶層
23    副画素
24    画素
52    着色層であるカラーフィルタ層
52b，52g，52r    着色部
56    着色部群
61    遮光部であるブラックマトリクス層
【図１】
2009229485.tif 000003
【図２】
2009229485.tif 000004
【図３】
2009229485.tif 000005
【図４】
2009229485.tif 000006
【図５】
2009229485.tif 000007
【図６】
2009229485.tif 000008
【図７】
2009229485.tif 000009