液晶显示装置、滤色器基板及滤色器基板制造方法_2

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颜料遮光层形成俯视下具有至少2个平 行边的多边形的任一边。例如,也可以是用条纹图案的碳遮光层划分矩形开口部的2边、用 有机颜料遮光层形成矩形的4边、仅矩形开口部的2边上碳遮光层和有机颜料遮光层重叠 的构成。本发明中,俯视下矩阵状的开口部包括这些各种图案的组合。
[0069] 碳遮光层作为遮光性色料的主材(主体、主剂或主成分)含有碳。碳遮光层在滤 色器基板的有效显示区域(图像显示部分)中可以被省略。另外,碳遮光层若不是主材,则 也可含有其他的遮光性色料。
[0070] 各实施方式中,主材是指以质量比率计、相对于遮光性色料的所有颜料的质量具 有超过50%的质量的颜料。即,碳遮光层的所有颜料质量中的50%以上是碳的质量。
[0071] 碳遮光层可以配置在被称作外框的有效显示区域外的周围,可作为滤色器的定位 标记进行使用。外框按照将有效显示区域的4边包围的方式来形成。外框上的液晶并未进 行充分的取向控制,易于发生自外框的漏光。因此,对形成外框的遮光层要求例如以光学浓 度计为4或5以上的高遮光性。有机颜料遮光层难以以实用的膜厚提供光学浓度为3以上, 但碳遮光层能够以1um~2ym的实用的膜厚提供光学浓度为4以上。外框可以由碳遮光 层的单层形成,或者由碳遮光层与有机颜料遮光层的层叠构成来形成。另外,也可以由碳遮 光层构成外框、且仅由有机颜料遮光层构成分别划分红色滤波器、绿色滤波器、蓝色滤波器 的矩阵状的开口部。
[0072] 有机颜料遮光层作为遮光性色料的主材含有有机颜料。有机颜料遮光层俯视下例 如在像素的至少1个边上具备与红色滤波器、绿色滤波器或蓝色滤波器重叠且不与碳遮光 层重叠的重叠部。
[0073] 另外,有机颜料遮光层14可以在以相对于总有机颜料的质量比率计、紫的有机颜 料为50~75%、黄的有机颜料为25~50%、红的有机颜料为0~30%的范围内自由地调 整。
[0074] 各实施方式中,可以使用各种液晶驱动方式。例如,使用IPS方式(使用了水平 取向的液晶分子的横电场方式)、VA(VerticallyAlignment:使用了垂直取向的液晶分子 的纵电场方式)、HAN(Hybrid-alignedNematic,混合取向向列)、TN(TwistedNematic,扭 曲向列)、〇CB(OpticallyCompensatedBend,光学补偿弯曲)、CPA(ContinuousPinwheel Alignment,连续焰火状定位)等液晶取向方式或液晶驱动方式。液晶层可以含有具有正的 介电常数各向异性的液晶分子、或含有具有负的介电常数各向异性的液晶分子。
[0075] 液晶驱动电压施加时的液晶分子的旋转方向(动作方向)可以是与基板的表面成 平行的方向、也可以是与基板的平面垂直地立起的方向。施加于液晶分子的液晶驱动电压 的方向可以是水平方向、也可以是2维或3维地斜向方向、还可以是垂直方向。
[0076] (第1实施方式)
[0077] 本实施方式中,以IPS方式为例进行说明。但是,也可以使用并非IPS方式的其他 液晶驱动方式。
[0078] 图1是表示本实施方式的液晶显示装置1所具备的液晶面板2的构成之一例的部 分截面图。
[0079] 该图1是从液晶面板2的像素的横向观察到的截面图。液晶面板2中,省略了取 向膜、偏振片、相位差板等。
[0080] 液晶显示装置1为IPS方式。
[0081] 液晶面板2具备阵列基板3、滤色器基板4和液晶层5。
[0082] 阵列基板3和滤色器基板4相面对。在阵列基板3与滤色器基板4之间夹持液晶 层5。液晶层5含有具有负的介电常数各向异性的液晶分子。在未施加液晶驱动电压的状 态下,液晶分子相对于阵列基板3及滤色器基板4的各自基板面平行地取向。但是,液晶层 5也可含有具有正的介电常数各向异性的液晶分子。
[0083] 阵列基板3具备透明基板6、绝缘层7a~7c、通用电极8和像素电极9。
[0084] 在透明基板6的第1表面上形成绝缘层7a、7b。在绝缘层7b上形成通用电极8。 在形成有通用电极8的绝缘层7b上形成绝缘层7c。在绝缘层7c上形成像素电极9。
[0085] 作为绝缘层7a~7c,例如使用SiN。
[0086] 像素电极9例如具有梳齿状图案,也可以是带状、线状的图案。
[0087] 通用电极8隔着绝缘层7c在垂直的方向上与像素电极9和透明基板6的平面相 面对。
[0088] 像素电极9和通用电极8还可以含有导电性的金属氧化物。作为导电性的金属氧 化物,例如使用透明导电膜(IT0)。
[0089] 像素电极9和通用电极8隔着绝缘层7c形成。基于施加于像素电极9与通用电 极8之间的液晶驱动电压,液晶层5的液晶分子驱动。在液晶驱动电压施加时,液晶分子的 长轴从水平方向向垂直方向立起。
[0090] 阵列基板3所含的透明基板6的第2表面位于液晶显示装置1的内部侧,位于液 晶面板2的背面侧。阵列基板3所含的像素电极9位于液晶层5侦k
[0091] 滤色器基板4具备透明基板10、含碳遮光层11和滤色器CF的滤色器层12、透明 树脂中间层13、有机颜料遮光层14和透明树脂层15。
[0092] 在透明基板10的第1表面上形成作为遮光性色料的主材含有碳的碳遮光层11。 在形成有碳遮光层11的透明基板10的第1表面上形成滤色器CF。在滤色器层12上形成 透明树脂中间层13。在透明树脂中间层13上形成作为遮光性色料的主材含有有机颜料的 有机颜料遮光层14。在形成有有机颜料遮光层14的透明树脂中间层13上形成透明树脂层 15。
[0093] 滤色器基板4所含的透明基板10的第2表面位于液晶显示装置1的表面侧。滤 色器基板4所含的透明树脂层15位于液晶层5侧。
[0094] 在滤色器层12的形成中,在碳遮光层11上以多边形像素形状形成红色滤波器RF、 绿色滤波器GF、蓝色滤波器BF的图案。
[0095] 如上所述,碳遮光层11的形成也可以省略,也可仅形成在液晶面板2的外框区域 上。图1中显示了按照碳遮光层11与有机颜料遮光层14重叠的方式进行配置的构造,但 层11、14并不是一定要重叠。
[0096] 按照将由红色滤波器RF、绿色滤波器GF、蓝色滤波器BF形成的图案覆盖的方式形 成透明树脂中间层13。在滤色器基板4在不进行立体显示的用途中装备于液晶显示装置1 中的情况等那样不需要透明树脂中间层13的厚度的时,也可以将透明树脂中间层13省略。
[0097] 在为进行立体显示的液晶显示装置时,优选在碳遮光层11与有机颜料遮光层14 之间具有用于获得斜向射出光所需的厚度(距离)。
[0098] 本实施方式中,在透明树脂中间层13上进一步形成有机颜料遮光层14。在有机颜 料遮光层14上形成透明树脂层15。该透明树脂层15发挥将滤色器基板4平坦化、进而作 为滤色器基板4的保护覆层的功能。
[0099] 如本实施方式那样,IPS方式的液晶显示装置1的滤色器基板4也可不具备透明电 极。但是,在滤色器基板4装备于VA(垂直取向)方式且纵电场方式的液晶显示装置1中 时,可以在透明树脂层15上形成ITO等透明导电膜或透明导电膜图案。
[0100] 碳遮光层11例如可以具有俯视下沿纵向的长度方向延伸、在横向上将透明基板 10的第1平面进行划分的线状图案。但是,碳遮光层11的形状并非限定于此。例如,碳遮 光层11也可以形成俯视下以矩阵状配置的多个开口部,还可以是含有2个以上平行边的矩 形状。
[0101] 含有红色滤波器RF、绿色滤波器GF、蓝色滤波器BF的滤色器CF将形成有碳遮光 层11的透明基板10的第1平面覆盖。换而言之,俯视下,在与透明基板10的平面垂直的 方向上,碳遮光层11与红色滤波器RF、绿色滤波器GF、蓝色滤波器BF的端部重叠。
[0102] 有机颜料遮光层14俯视下将透明树脂中间层13的表面划分成矩阵状、形成以矩 阵状配置的多个开口部。开口部俯视下具有像素形状、例如含有2个以上平行边的矩形状。 将红色滤波器RF、绿色滤波器GF、蓝色滤波器BF中的任一个分配在各个开口部中。但是, 有机颜料遮光层14的形状并非限定于此。例如,有机颜料遮光层14的形状可以与碳遮光 层11同样地为线状图案。
[0103] 本实施方式中,碳遮光层11和有机颜料遮光层14俯视下部分地重叠。
[0104] 本实施方式中,碳遮光层11与有机颜料遮光层14之间可以设置任意的厚度(距 离)。此时,有机颜料遮光层14成为相比较于碳遮光层12更接近液晶层5的遮光层。FFS 或IPS等液晶分子在基板平面上水平地旋转的液晶驱动方式中,通过有机颜料遮光层14接 近液晶层5,可获得以下的优点。FFS或IPS的液晶分子的驱动中,当对液晶层5施加驱动 电压时,液晶分子的旋转动作的传播距离长,有其传播距离影响至未施加液晶驱动电压的 相邻像素的情况以及在相邻像素的端部处发生漏光的情况。微细的像素中,由于该漏光的 影响,有显示品质下降的情况。但是,本实施方式中,通过使有机颜料遮光层14接近液晶层 5,可以大幅度地减轻在相邻像素的端部处发生的斜向方向的漏光。
[0105] 本实施方式中,液晶面板2包含多个像素以矩阵状配置的有效显示区域和作为该 有效显示区域的外周部分的有效显示区域外的外框区域。
[0106] 本实施方式中,例如外框区域还可具有碳遮光层11与有机颜料遮光层14重叠的 2层构成。由此,可以提高外框区域上的遮光性。
[0107] 图2是表示本实施方式的液晶面板2的从滤色器基板4侧观察到的构造之一例的 部分俯视图。该图2表示绿像素GF。图2表示从观察者侧观察滤色器基板4的俯视图。上 述图1相当于图2的A-A'截面。
[0108] 图3是表示本实施方式的液晶面板2之一例的纵向的部分截面图。该图3相当于 图2的B-B'截面。图3是从绿像素的纵向观察到的截面图。
[0109] 如前面说明的那样,碳遮光层11是线状图案,有机颜料遮光层14是矩形图案。碳 遮光层11在有机颜料遮光层14的侧边处重叠。
[0110] 在绿像素的绿色滤波器GF下具备光传感器16a(第1光传感器)。
[0111] 在有机颜料遮光层14下具备光传感器16b(第2光传感器)。
[0112] 光传感器16a、16b例如是受光兀件。
[0113] 在绿像素角落的碳遮光层11下具备与像素电极9电连接的液晶驱动元件17。作 为液晶驱动元件17,例如使用薄膜晶体管(TFT)。
[0114] 图4是表示本实施方式的液晶显示装置1之一例的截面图。该图4是从液晶显示 装置1的横向观察到的截面图。
[0115] 液晶显示装置1具备液晶面板2、偏振片18a、18b、例如含有半圆柱状透镜19a及 三角柱状透镜19b的光控制元件19以及背光单元20。
[0116] 液晶面板2的表面(透明基板10的第2表面侧)上具备偏振片18a。
[0117] 液晶面板2的背面(透明基板6的第2表面侧)上具备偏振片18b。
[0118] 背光单元20隔着偏振片18装备于液晶面板2的背面。
[0119] 背光单元20例如还可具备扩散板、导光板、偏振光分离膜、回射偏振元件等,但在 该图4中省略。
[0120] 背光单元20包含发出可见光的多个固体发光元件21a、21b和发出红外线或紫外 线的多个固体发光元件22a、22b。
[0121] 固体发光元件21a、21b例如还可以是发出在发光波长区域含有红、绿、蓝的3波长 的白色光的白色LED。固体发光元件21a、21b例如可以是组合有GaN系蓝色LED和YAG系 荧光物质的模拟白色LED。为了提高彩色再现性,红色LED等具有1色以上的主要峰的LED 也可与模拟白色LED-起使用。作为固体发光元件21a、21b,例如还可使用在蓝色LED上层 叠红色及绿色的荧光体而成的光源。
[0122] 作为非可见光的红外线作为手指等对液晶显示画面进行操作的指针23的照明光 进行使用。作为用于利用近红外光进行触摸传感检测的受光元件使用光传感器16b时,通 过用光传感器16接收来自指针23的反射光(例如红外线),可实现触摸传感检测,可检测 指针23的位置及动作。作为光传感器16b,例如可以使用CMOS或CCD等拍摄元件。作为光 传感器16b的代替,可以使用具备CMOS传感器或C⑶传感器等的相机。
[0123] 在液晶显示装置1的触摸传感检测中,例如从发出光波长为700nm~llOOnm的近 红外线的固体发光元件22a、22b发出近红外光。该近红外光从背光单元20经由液晶面板 2的表面被出射,对指针23进行照明。来自指针23的再反射光被光传感器16b接收,通过 该受光可进行触摸传感检测。触摸传感检测的时机和近红外光的发光时机优选通过处理部 24使它们同步。但是,例如在使用比光波长800nm更长的波长的、难以靠人眼进行识别的近 红外光时,也可以是常时发光。而且,在蓝、绿、红的色分离中,优选使用难以影响色分离的 比光波长800nm更长波长的近红外发光。
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