JP2007206280A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周辺部における対向基板のたわみを抑制することによって、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】アレイ基板12と対向基板14との間に挟持された液晶層LQを備え、マトリクス状に配置された複数の表示画素PXからなる表示部10Aと表示部10Aの周囲の周辺部10Bとを有する液晶表示装置であって、アレイ基板12および対向基板14の間に所定のギャップを形成するとともに、周辺部10Bにおいて表示部10Aよりもその配置された密度が大きくなるように配置された複数のスペーサSSを備えた液晶表示装置。
【選択図】 図3
【解決手段】アレイ基板12と対向基板14との間に挟持された液晶層LQを備え、マトリクス状に配置された複数の表示画素PXからなる表示部10Aと表示部10Aの周囲の周辺部10Bとを有する液晶表示装置であって、アレイ基板12および対向基板14の間に所定のギャップを形成するとともに、周辺部10Bにおいて表示部10Aよりもその配置された密度が大きくなるように配置された複数のスペーサSSを備えた液晶表示装置。
【選択図】 図3
Description
この発明は、液晶表示装置に関し、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
一般に、液晶表示装置は画像が表示される表示部を備えた液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照明するバックライトを有している。液晶表示パネルは、互いに対向するアレイ基板と対向基板とを備えている。アレイ基板と対向基板との間には所定のギャップを形成するように複数のスペーサが配置されている。アレイ基板と対向基板との間には液晶層が挟持されている。また、液晶表示装置は、マトリクス状に配置された表示画素からなる表示部と表示部を囲む周辺部とを備えている。
表示部には、赤、緑、青の着色層(以下それぞれを赤色層、緑色層、青色層とする)が各表示画素に対応して配列されている。周辺部には、各種配線や内蔵回路等のパターン間を透過するバックライト光の遮光、および、パネル外光による反射光の抑制のための遮光層が配置されている。
従来、上記の液晶表示パネルにおいて、アレイ基板と対向基板とを貼り合わせた際に、表示部における両基板間のギャップと周辺部における両基板間のギャップとが異なることによって、表示部と周辺部との境界近傍に表示不良が発生することがあった。
この問題に対し、表示部に配置されたスペーサと周辺部に配置されたスペーサおよび遮光層の高さの和とを等しくして、表示部と周辺部との境界近傍の表示不良の発生を抑制する表示装置が提案されている(特許文献1参照)。
特開2005−266011号公報
しかし、上記の表示装置のように表示部に配置されたスペーサと、周辺部に配置されたスペーサおよび遮光層の高さの和とを等しくしても、周辺部では対向基板の自重によって対向基板がたわみ、境界近傍において所望のギャップを形成できず表示不良が発生することがあった。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様による液晶表示装置は、第1基板と第2基板との間に挟持された液晶層を備え、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と前記表示部の周囲の周辺部とを有する液晶表示装置であって、前記第1基板および前記第2基板の間に所定のギャップを形成するとともに、前記周辺部において前記表示部よりもその配置された密度が大きくなるように配置された複数のスペーサを備える。
この発明によれば、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。
以下、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置は、図1に示すように、略矩形平板状の液晶表示パネル10を備えている。液晶表示パネル10は、互いに対向する一対の基板、すなわちアレイ基板12および対向基板14を有している。アレイ基板12と対向基板14との間には液晶層LQが挟持されている。
液晶表示パネル10は、マトリクス状に配置された複数の表示画素PXからなる表示部10Aと、表示部10Aの周囲の周辺部10Bとを有している。
表示部10Aには、複数の表示画素PXが配置された行に沿って複数の走査線SLが配置され、複数の表示画素PXが配置された列に沿って複数の信号線DLが配置されている。複数の走査線SLは、周辺部10Bに配置された走査線駆動回路CSLに接続されている。複数の信号線DLは、周辺部10Bに配置された信号線駆動回路CDLに接続されている。
図1及び図2に示すように、各表示画素PXは、例えば薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)からなる画素スイッチSWを有している。画素スイッチSWのゲート電極は、対応する走査線SLに接続されている(あるいは一体に形成されている)。画素スイッチSWのソース電極は、対応する信号線DLに接続されている(あるいは一体に形成されている)。画素スイッチSWのドレイン電極は、各表示画素PXに配置された画素電極PEにコンタクトホールCHによって接続されている。
走査線SLは走査線駆動回路CSLによって順次選択され、選択された走査線SLに接続された画素スイッチSWを介して、信号線駆動回路CDLから出力された画像データが画素電極PEに印加される。
図3および図4に示すように、表示部10Aにおいて、画素スイッチSW等の上には各表示画素PXにそれぞれ対応する着色層CF、すなわち、赤色層R、緑色層G、青色層Bのいずれかが配置されている。
赤色層R、緑色層G、および青色層Bの膜厚は、液晶表示装置が表現できる色再現範囲とパネル透過率(パネル輝度)とに大きく関わるため、各製品の仕様を満足するようにその膜厚が設計される。本実施形態の液晶表示装置では、赤色層R、緑色層G、および青色層Bの膜厚は約3μmである。着色層CF上には、信号線DLと補助容量線Csとが重なる位置に対応してスペーサSSが配置され、アレイ基板12と対向基板14との間に所定のギャップを形成している。
一方、図2に示すように、周辺部10Bには表示部から延びる補助容量線Csおよび補助容量線Csに対して略平行に延びるダミー補助容量線DCsが配置さている。補助容量線Csおよびダミー補助容量線DCs上には、表示部10Aから延びる信号線DLおよび信号線DLに対して略平行に延びるダミー信号線DDLが絶縁層を介して配置されている。周辺部10Bには、図3及び図4に示すように黒色の着色層Kおよびダミー着色層DGが配置されている。
着色層Kは、液晶表示パネル10の背面側に配置されたバックライト(図示せず)から入射した光の遮光、および、外光の反射を抑制する。本実施形態では、着色層Kの膜厚は4〜5μm程である。
ダミー着色層DGは、周辺部10Bの表示部10A近傍に配置されている。ダミー着色層DG上には、表示部10Aに配置されたものと同様のスペーサSSが配置されている。スペーサSSは、表示部10Aから延びる信号線DL(またはダミー信号線DDL)と表示部10Aから延びる補助容量線Cs(またはダミー補助容量線DCs)とが重なる位置に対応して、表示部10A内と同様のスペーサSSが配置されている。このとき周辺部10BのスペーサSSは、表示部10A内よりも高い密度で配置される。
すなわち、図2乃至図4に示すように、単位面積あたりに配置されたスペーサSSの数が表示部10A内よりも周辺部10Bで多くなるようにスペーサSSを配置する。従って、スペーサSSが周辺部10Bに配置されるピッチは、表示部10Aに配置されるピッチよりも小さくなる。本実施形態では、表示部10AにスペーサSSが配置されているピッチは500μmであって、周辺部10BにスペーサSSが配置されているピッチは410μmである。
上記の液晶表示装置の製造方法について説明する。まず、複数のアレイ基板となる第1マザー基板を製造する。すなわち、第1ガラス基板上に酸化珪素(SiOx)および窒化珪素(SiNx)からなるアンダーコート層(図示せず)およびアモルファスシリコン(a−Si)層を順に堆積する。
その後に、a−Si層をエキシマレーザアニール処理(ELA:Excimer Laser Anneal crystallization)により多結晶化させ、ポリシリコン膜を形成する。その後、このポリシリコン膜をパターニングすることにより画素スイッチSWの半導体層や走査線駆動回路CSL等の内蔵回路に必要となる部分を形成する。
続いて、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜(図示せず)として窒化珪素(SiNx)あるいは酸化珪素(SiOx)を成膜する。その後、例えばモリブデンおよびタングステンの合金からなる金属層を形成し、その金属層をパターニングする。その結果、走査線SL、補助容量線Cs、ダミー補助容量線DCs、および、その他信号バス配線(図示せず)等が形成される。
さらに、窒化珪素(SiNx)や酸化珪素(SiOx)からなる層間絶縁膜L1を形成し、その上に例えばモリブデン、アルミニウム、モリブデンの積層体からなる金属層を形成しパターンニングする。これにより、信号線DL、画素スイッチSWのソース電極、ドレイン電極、およびダミー信号線DDL等が形成される。
その後、各表示画素PXの表示色となる赤色層R、緑色層G、青色層Bの各層を成膜およびパターンニングして着色層CFを形成する。このとき、周辺部10Bの表示部10A近傍のダミー補助容量線DCs上、および、ダミー信号線DDL上にも着色層、例えば緑色層Gと同一材料からなるダミー着色層DGを形成する。また、着色層CFを形成する際、画素スイッチSWのドレイン電極まで貫通するコンタクトホール(CH)を同時に形成する。
その後、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電層の堆積およびパターニングを行うことによってコンタクトホールCHを介して画素スイッチSWにコンタクトした画素電極PEを形成する。さらには、遮光層である着色層Kを周辺部10Bに形成する。
その後、有機絶縁膜を成膜およびパターンニングすることにより、表示部10A内において、信号線DLと補助容量線Csとの交差部にスペーサSSを形成するとともに、周辺部10Bにおいて、ダミー信号線DDL(または信号線DDL)とダミー補助容量線DCs(または補助容量線DCs)との交差部にスペーサSSを形成する。
このとき、周辺部10Bでは表示部10AよりもスペーサSSが配置される密度が大きくなるようにスペーサSSが形成される。特に、図2乃至図4に示した第1実施形態では、周辺部10Bに配置するスペーサSSの形状およびサイズは表示部10A内のスペーサSSと同一であるが、配置するピッチを表示部10A内よりも小さくする。このような工程により、第1マザー基板が形成される。
次に、複数の対向基板14となる第2マザー基板(図示せず)を形成する。すなわち、第2ガラス基板にITOなどの透明導電層を堆積し対向電極CEを形成し第2マザー基板を形成する。第1マザー基板と第2マザー基板とのそれぞれにポリイミド(PI)膜などからなる配向膜(図示せず)を塗布してラビング処理を行う。さらに、これらの少なくとも一方のマザー基板にシール材を描画して一対の基板を貼り合わせた後に、割断および液晶注入をして液晶表示パネル10が完成する。なお、その後の偏光板の貼り付け等を行うが、以降の工程についての説明はここでは省略する。
上記のように、本実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネル10では、表示部10A近傍の周辺部10Bに表示部10A内よりも大きい密度でスペーサSSを配置する。すなわち、スペーサSSが周辺部10Bに配置されるピッチは、表示部10Aに配置されるピッチよりも小さくなっている。このことによって、図4に示したように周辺部10Bにおける支持強度を増すことが可能となり、周辺部10Bにおける対向基板14のたわみを抑制することができる。
さらに、上記の実施形態では、着色層CFがアレイ基板12側に配置されていることから、対向基板14側に着色層CFを配置する表示装置よりも対向基板14の自重を着色層CFの分だけ軽くすることができ、対向基板14のたわみを効果的に抑制することができる。
したがって、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、表示部10A内と周辺部10Bとの境界近傍で液晶層LQのギャップムラを改善することが可能となり、表示部10A内の周辺部10Bとの境界近傍での表示不良を抑制することができる。
ここで、スペーサSSは、前述したように信号線DL(またはダミー信号線DDL)と補助容量線DCs(またはダミー補助容量線DCs)との交差部上に配置されている。上述したような構成の場合、スペーサSSの下には2層の金属層(すなわち信号線DLなどの金属層および補助容量線Csなどの金属層)と、3層の絶縁膜(すなわち、アンダーコート層、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜L1)と、さらに着色層CFとがある。
これらの各層において、アレイ基板12面内での膜厚差が生じる。例えば、スペーサSSの下に配置された2層の金属層と3層の絶縁膜との各層に約10%の膜圧差が生じた場合、最大約0.5μmの膜圧差が生じることになる。このため、液晶層LQにおいて、最大約0.5μmだけのギャップ差を生じるおそれがある。
このとき、図5および図6に示すように、補助容量線Csおよびダミー補助容量線DCsに切欠きNTを形成し、この切欠きNTと重なる位置にスペーサSSを配置することが望ましい。このことによって、スペーサSSの下に配置される層数が減るため、図2に示す場合よりもさらにギャップ均一性を高めることができる。
なお、切欠きNTを信号線DLおよびダミー信号線DDLに形成した場合でも、上記と同様にギャップ均一性を高めることができる。さらには、補助容量線Csと信号線DLとの交差部にそれぞれの切欠きNTを形成し、これらの切欠きNTと重なる位置にスペーサSSを配置することが望ましい。そうすることによって、さらにスペーサSSの下に配置される層数が減るためより効果的にギャップ均一性を高めることができる。
また、周辺部10Bでは対向基板14の自重によって、スペーサSSの変形量が表示部10Aよりも大きくなることがある。このことから、図7および図8に示すように、表示部10Aでは補助容量線Csあるいは信号線DLに形成した切欠きNTと重なる位置にスペーサSSを配置し、周辺部10Bではダミー信号線DDLとダミー補助容量線DCsとの交差部に配置する。
つまり、スペーサSS自体の高さは同一であったとしても、スペーサSSの下に配置される層数が表示部10Aより周辺部10Bで多くなるように形成することによって、ガラス基板表面からスペーサSSの先端までの高さ(スペーサSS自体の高さとその下に配置される各層の膜厚との和)が表示部10Aよりも周辺部10Bの方が高くなる。
上記のように表示部10Aと周辺部10BとにスペーサSSを配置すると、周辺部10Bに配置されたスペーサSSの変形量が大きくなる場合であってもアレイ基板12と対向基板14との間のギャップ均一性を高めることができる。
次に本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図9および図10に示すように、表示部10A近傍の周辺部10Bにダミー着色層DGを配置して、その上にスペーサSSを配置することは前述の第1実施形態と同様である。以下の説明では、第1実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネル10も、表示部10A近傍の周辺部10Bに表示部10A内よりも大きい密度でスペーサSSを配置する。本実施形態では、周辺部10Bでは、スペーサSSは表示部10A内と同一のピッチで配置される。ここで、周辺部10Bに配置されるスペーサSSは、表示部10Aに配置されるスペーサSSより太くなっている。すなわち、単位面積あたりにおいてスペーサSSが対向基板14と接する面積は、表示部10Aよりも周辺部10Bの方が大きい。
本実施形態の場合、表示部10Aに配置されているスペーサSSの径は16.5μmであって、周辺部10Bに配置されているスペーサSSの径は19.0μmである。
上記ように、周辺部10Bに配置したスペーサSSを、表示部10Aに配置したスペーサSSよりも太くすることによって、単位面積に占めるスペーサSSの密度が表示部10A内よりも周辺部10Bで大きくなる。このことから、周辺部10Bにおける支持強度が増し対向基板14の自重によるたわみを抑制することができる。
したがって、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、表示部10Aと周辺部10Bの境界近傍において均一なセルギャップを保つことができ、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
次に第3実施形態に係る液晶表示装置ついて説明する。図11及び図12に示すように、表示部10A近傍の周辺部10Bにダミー着色層DGを配置して、その上にスペーサSSを配置する。このことは前述の第1及び第2実施形態と同様である。以下の説明では、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネル10でも第1実施形態に係る液晶表示装置と同様に、表示部10A近傍の周辺部10Bに表示部10A内よりも大きい密度でスペーサSSを配置する。図11および図12に示すように、本実施形態では周辺部10Bにおいて表示部10Aから離れた位置に配置されたスペーサSSの方が、表示部10A近傍に配置されたスペーサSSよりも、対向基板14に接する面積が大きい。すなわち、周辺部10Bに配置されるスペーサSSの配置位置が表示部10Aより離れるに従って太くなっている。
本実施形態では、周辺部10Bの表示部10A近傍に配置されたスペーサSSの径は16.5μmであって、周辺部10Bの表示部から離れた位置に配置されたスペーサSSの径は20.0μmである。
各スペーサSSが支えなければならない対向基板14の自重は、液晶表示パネル10の端に近いほど大きくなるが、上述の様に、表示部10Aから離れるにつれてスペーサSSが対向基板14に接する面積を大きくすることで、周辺部10Bにおける支持強度が増し、対向基板14のたわみをより効果的に抑制することができる。
さらに、上述の様に表示部10Aから離れるに従ってスペーサSSを太くする事によって、周辺部10Bに配置されたスペーサSSによってより効果的に対向基板14を支えることができるため、ダミー着色層DGが配置される範囲を小さくすることができる。
ダミー着色層DGは金属配線上に形成されているためバックライト光を透過させることはないが、例えば緑色層Gと同一の層から形成した場合には、液晶表示パネル10に入射する外光を反射して、液晶表示パネル10の周辺部10B近郊の表示部10Aを緑がかったように見せてしまうことがある。従って、上記の様にダミー着色層DGを配置する範囲を小さくすることによって、より表示品位の良い液晶表示装置を提供することができる。
すなわち、本実施形態によれば、前述の第1および第2実施形態の場合と同様に、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。
次に第4実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図13及び図14に示すように、表示部10A近傍の周辺部10Bにダミー着色層DGを配置して、その上にスペーサSSを配置する。このことは前述の第1乃至第3実施形態と同様である。以下の説明では、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネル10でも第1実施形態に係る液晶表示装置と同様に、表示部10A近傍の周辺部10Bに表示部10A内よりも大きい密度でスペーサSSを配置する。図13および図14に示したように、周辺部10Bに配置されたスペーサSSのサイズは表示部10A内と同一である。本実施形態では、周辺部10Bにおいて、スペーサSSは表示部10Aから離れるに従ってその密度が大きくなるように配置される。すなわち、周辺部10Bの単位面積あたりに配置されるスペーサSSの数は、表示部10Aの単位面積あたりに配置されるスペーサSSの数よりも多い。
本実施形態では、表示部10Aに配置されたスペーサSSの数密度は1個/dotであって、周辺部10Bに配置されたスペーサSSの数密度は1.5個/dotである。尚、1dotとは、赤の画素、緑の画素、青の画素、それぞれ1つずつの3画素をまとめて1dotという。
本実施形態の場合も、第1実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、上述の第3実施形態と同様にダミー着色層DGが配置される範囲を小さくにすることによって表示品位の高い液晶表示装置を提供することができる。
すなわち、本発明によれば、周辺部10Bにおける支持強度を増し、対向基板14のたわみを抑制することによって、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、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施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。
例えば、上記の本実施形態では低温ポリシリコン技術を用いた液晶表示装置に関して説明したが、本発明はアモルファスシリコン技術による液晶表示装置でも実施可能であり、アルファモスシリコン技術による液晶表示装置に適用しても上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、ダミー着色層DGを緑色層Gと同一層からなる層としているが、赤色層R、青色層Bと同一の層から形成しても同様の効果が得られる。
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わせてもよい。
LQ…液晶層、PX…表示画素、CF…着色層、SS…スペーサ、10A…表示部、10B…周辺部、12…アレイ基板、14…対向基板
Claims (8)
- 第1基板と第2基板との間に挟持された液晶層を備え、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と前記表示部の周囲の周辺部とを有する液晶表示装置であって、
前記第1基板および前記第2基板の間に所定のギャップを形成するとともに、前記周辺部において前記表示部よりもその配置された密度が大きくなるように配置された複数のスペーサを備えた液晶表示装置。 - 前記複数のスペーサが前記周辺部に配置されるピッチは、前記表示部に配置されるピッチよりも小さい請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記複数のスペーサが前記周辺部に配置されるピッチは、前記周辺部の前記表示部の近くに配置されるピッチの方が前記表示部から離れた位置に配置されるピッチよりも大きい請求項2記載の液晶表示装置。
- 前記複数のスペーサは前記第1基板に設けられているとともに、柱状であって、
前記周辺部に配置されたスペーサは、前記表示部に配置されたスペーサよりも前記第2基板に接する面積が大きい請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記周辺部において、前記表示部から離れた位置に配置されたスペーサの方が前記表示部近傍に配置されたスペーサよりも前記第2基板に接する面積が大きい請求項4記載の液晶表示装置。
- 前記第1基板は着色層と前記着色層の下に配置された金属層を有し、
前記金属層は切欠きを有し、
前記複数のスペーサは、前記切欠きと重なる位置に配置されている請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記第1基板は着色層と前記着色層の下に配置された金属層を有し、
前記金属層には前記表示部において切欠きが設けられ、
前記表示部に配置されたスペーサは前記切欠きと重なる位置に配置され、前記周辺部に配置されたスペーサは前記金属層と重なる位置に配置されている請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記第1基板は、前記着色層の下に配置された複数の配線を有し、
前記複数の配線が重なる位置において前記複数の配線の少なくとも1つに前記切欠きが設けられている請求項1記載の液晶表示装置。
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