JP6196256B2 - 表示パネル及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示パネル及びその製造方法に関し、特に、光配向層を有する表示パネル及びその製造方法に関するものである。
従来の表示パネルは、薄膜トランジスタ基板、光配向層及び液晶層などの構成を含んでいる。従来の光配向層の製造工程は、まず、薄膜トランジスタ基板上に配向層を形成し、次に、異なる方向に配向される配向マスクで配向層を有する薄膜トランジスタ基板の異なる部分を段階的に覆い、そして、露光工程により異なる方向の配向を有する光配向層を薄膜トランジスタ基板の上に形成する。従来技術によると、光線が異なる方向の配向を有する光配向層を備える薄膜トランジスタ基板における各サブ画素を通過するときに、表示パネルに暗縞パターンが現れるようになっている。従来の考え方では、表示パネルの開口率を向上させるために、暗縞パターンの面積を最小化する傾向がある。
しかしながら、暗縞パターンの面積の最小化に伴い、表示パネルを水平回転させる際に、異なる回転の角度から見た表示パネルの透過率のばらつきが大きくなる。図1に示すように、従来の表示パネルを水平回転させる際に、傾斜角(45度)から見た水平回転する表示パネルの透過率(114%から100%まで下がる)の変化量が約14%である。そのため、明暗の変化が著しく、観察者に不快感を与える。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、表示パネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明の表示パネルは、薄膜トランジスタ基板と、光配向層とを含み、薄膜トランジスタ基板は、複数の画素セルを有し、各前記画素セルが複数のサブ画素を有し、光配向層は、複数の前記画素セル上に位置し、各前記サブ画素に対応する少なくとも2つの異なる方向の配向を有し、光線が各前記サブ画素を通過するときに、前記表示パネルに暗縞パターンが現れ、前記暗縞パターンは、第1の主暗縞と、第1の副暗縞とを含み、前記第1の主暗縞は、前記光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、第1方向に延伸し、前記第1の主暗縞の中央部に第1の主暗縞の幅を有し、前記第1の副暗縞は、前記第1の主暗縞に接続され、第2方向に延伸し、前記第1の副暗縞の中央部に第1の副暗縞の幅を有し、前記第1方向と第2方向が異なり、前記第1の主暗縞の幅が前記第1の副暗縞の幅よりも大きく、各前記画素セルにおける異なる色の複数の前記サブ画素の複数の前記主暗縞の幅が互いに異なる
上述した目的を達成するために、本発明の表示パネルの製造方法は、以下のような工程を含む。複数の画素セルを有し、各前記画素セルが複数のサブ画素を有する薄膜トランジスタ基板を提供する工程と、各前記サブ画素に対応する少なくとも2つの異なる方向の配向を有する光配向層を前記画素セル上に形成する工程とを含む。前記光配向層を前記画素セル上に形成する工程は、前記画素セル上に配向層を形成する工程と、前記サブ画素の第1領域を第1配向マスクで覆った状態で光照射処理を行うことによって、一部が一の方向の配向を有する前記光配向層を形成する工程と、前記サブ画素の第2領域を第2配向マスクで覆った状態で光照射処理を行うことによって、他の一部が他の方向の配向を有する前記光配向層を形成する工程とをさらに含む。前記第1領域と前記第2領域との間に間隔があり、光線が各前記サブ画素を通過するときに、前記表示パネルに暗縞パターンが現れ、前記暗縞パターンは、第1の主暗縞と、第1の副暗縞とを含む。前記第1の主暗縞は、前記光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、第1方向に延伸し、前記第1の主暗縞の中央部に第1の主暗縞の幅を有し、前記第1の副暗縞は、前記第1の主暗縞に接続され、第2方向に延伸し、前記第1の副暗縞の中央部に第1の副暗縞の幅を有する。前記第1方向と第2方向が異なり、前記第1の主暗縞の幅が前記第1の副暗縞の幅よりも大きい
出願人は、暗縞パターンの主暗縞の幅が副暗縞の幅より大きい場合、正面透過率を少し犠牲にすることによって、水平回転する表示パネルの透過率の変化量を効果的に改善できることを見出した。適切な暗縞パターンを設計することで、傾斜角(45度)から見た水平回転する表示パネルの透過率の変化量を14%から12%に効果的に低減することができ、正面透過率がわずか0.3%〜0.4%下がる。
また、暗縞パターンを個々に制御することによって、表示パネルによる白色光の色度を調整することも可能である。前記第1領域と前記第2領域との間の間隔を調整することによって、色の異なるサブ画素により生じる複数の前記暗縞パターンを調整し(開口率を調整する)、前記表示パネルにより生成される白色光の色度座標上の位置を調整することができる。
本発明の表示パネルによれば、水平回転する表示パネルの透過率の変化量を効果的に改善するとともに、開口率の損失を最小限にすることができる。さらに、白色光の色度を適切に調整することができ、余計な製造工程は不要となる。
従来の表示パネルを水平回転させる際に透過率の変化を示す図である。 本発明の実施形態に係る表示パネルにおける薄膜トランジスタ基板の一部を示す拡大図である。 図2Aの2B−2B’に沿った断面図である。 本発明の一実施例の暗縞パターンを示す図である。 本発明の他の実施例の暗縞パターンを示す図である。 本発明の別の実施例の暗縞パターンを示す図である。 本発明の実施形態に係る表示パネルを水平回転させる際に傾斜角(45度)から見た表示パネルの透過率の変化量と正面透過率との関係を示す図である。 本発明の実施形態における光配向層を画素セルに形成する方法を示す概念図である。 間隔を変化させるように制御する際に、主暗縞の幅と副暗縞の幅との変化を示す図である。
図2Aは、本発明の実施形態に係る表示パネル1における薄膜トランジスタ基板10の一部を示す拡大図である。図2Bは、図2Aの直線2B−2B’に沿った断面図である。表示パネル1は、薄膜トランジスタ基板10と、光配向層20と、液晶層30とを含んでいる。図2A及び図2Bを合わせて参照すると、薄膜トランジスタ基板10は、複数の画素セル11を有し、各画素セル11は、複数のサブ画素12を有している。一実施形態において、各画素セル11は、赤サブ画素12Rと、緑サブ画素12Gと、青サブ画素12Bとを含んでいる。光配向層20は、薄膜トランジスタ基板10上に形成され、複数の画素セル11上に位置し、各サブ画素12に対応する少なくとも2つの異なる方向の配向を有している。液晶層30は、光配向層20上に配置され、複数の液晶分子を有している。
図2A、図2B及び図3を合わせて参照する。一実施形態において、各サブ画素12に対応する光配向層20は、4つの異なる方向の配向を有し、光配向層20のプレチルト角(pretilt angle)が1.8度〜2.2度である。光線が各サブ画素12を通過するときに、表示パネル1に暗縞パターン100が現れる。暗縞パターン100は、第1の主暗縞111と、第1の副暗縞112とを含んでいる。第1の主暗縞111は、光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、第1方向Xに延伸し、第1の主暗縞111の中央部に第1の主暗縞の幅d11を有している。第1の副暗縞112は、第1の主暗縞111に接続され、第2方向Yに延伸し、第1の副暗縞112の中央部に第1の副暗縞の幅d12を有している。第1方向Xと第2方向Yが異なり、第1の主暗縞の幅d11が第1の副暗縞の幅d12よりも大きい。一実施形態において、第1の副暗縞112は、所在するサブ画素12の第1境界151に平行に隣接して形成されている。一実施形態において、第1方向Xが第2方向Yに対して垂直となるようにし、第1の主暗縞111と第1の副暗縞112とが実質的に垂直となるように形成されている。
図3Aに示すように、一実施形態において、各暗縞パターン100が逆卍状である。具体的に、暗縞パターン100は、第2の主暗縞121、第2の副暗縞122、第3の主暗縞131、第3の副暗縞132、第4の主暗縞141及び第4の副暗縞142をさらに含んでいる。暗縞パターン100の形状は、配向層の配向方向及び透明導電膜(ITO)のフリンジ電界と関連がある。一実施形態において、サブ画素12の中心点101は、第1の主暗縞111、第2の主暗縞121、第3の主暗縞131及び第4の主暗縞141の交点部分であり、即ち、暗縞パターン100の中心点である。この中心点101での液晶の倒れる方向が比較的に乱れ、明暗の渦巻き状パターンを呈している。そのため、従来技術では、薄膜トランジスタ基板10の蓄積コンデンサ13の位置を、暗縞パターン100に対応して配置するようにしている。例えば、暗縞パターン100の中心位置に対応して配置すると、暗縞パターン100の中心点における液晶配向の乱れを遮蔽するとともに、開口率損失の防止を図る。
第2の主暗縞121の一端がサブ画素12の中心点101で第1の主暗縞111に接続され、第2の主暗縞121は第1方向Xと逆の方向(−X)に延伸し、第2の主暗縞121の中央部に第2の主暗縞の幅d21を有している。第2の副暗縞122は、第2の主暗縞121の他端に接続され、第2方向Yと逆の方向(−Y)に延伸し、第2の副暗縞122の中央部に第2の副暗縞の幅d22を有している。ここで、第2の主暗縞の幅d21が第2の副暗縞の幅d22よりも大きい。一実施形態において、第2の副暗縞122は、所在するサブ画素12の第2境界152に平行に隣接して形成されている。第2境界152は、サブ画素12の第1境界151に対向する辺である。
第3の主暗縞131の一端がサブ画素12の中心点101で第1の主暗縞111と第2の主暗縞121とに接続され、第3の主暗縞131は第2方向Yに延伸し、第3の主暗縞131の中央部に第3の主暗縞の幅d31を有している。第3の副暗縞132は、第3の主暗縞131の他端に接続され、第1方向Xと逆の方向(−X)に延伸し、第3の副暗縞132の中央部に第3の副暗縞の幅d32を有している。ここで、第3の主暗縞の幅d31が第3の副暗縞の幅d32よりも大きい。一実施形態において、第3の副暗縞132は、所在するサブ画素12の第3境界153に平行に隣接して形成されている。第3境界153は、サブ画素12の第1境界151と第2境界152とに隣接する側辺である。
第4の主暗縞141の一端がサブ画素12の中心点101で第1の主暗縞111と第2の主暗縞121と第3の主暗縞131とに接続され、第4の主暗縞141は第2方向Yと逆の方向(−Y)に延伸し、第4の主暗縞141の中央部に第4の主暗縞の幅d41を有している。第4の副暗縞142は、第4の主暗縞141の他端に接続され、第1方向Xに延伸し、第4の副暗縞142の中央部に第4の副暗縞の幅d42を有している。ここで、第4の主暗縞の幅d41が第4の副暗縞の幅d42よりも大きい。一実施形態において、第4の副暗縞142は、所在するサブ画素12の第4境界154に平行に隣接して形成されている。第4境界154は、サブ画素12の第3境界153に対向して第1境界151と第2境界152とに隣接する側辺である。
一実施形態において、第1の主暗縞の幅d11、第2の主暗縞の幅d21、第3の主暗縞の幅d31及び第4の主暗縞の幅d41は実質的に等しい。また、第1の副暗縞の幅d12、第2の副暗縞の幅d22、第3の副暗縞の幅d32及び第4の副暗縞の幅d42は実質的に等しい。
図4は、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が異なる場合、表示パネルを水平回転させる際に傾斜角(45度)かた見た表示パネルの透過率の変化量と正面透過率との関係を示す図である。例えば、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1.55である場合には、傾斜角(45度)から見た水平回転する表示パネルの透過率の変化量が約13%、正面透過率が約17%である。ここで、■印は主暗縞の幅と副暗縞の幅との比を示している。
図4に示すように、主暗縞の幅と副暗縞の幅が近似している従来の場合には、例えば、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1.05である場合、傾斜角(45度)から見た水平回転する表示パネルの透過率の変化量が約14%であり、正面透過率が18%である。主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1から2に徐々に大きくなると、傾斜角(45度)から見た水平回転する表示パネルの透過率の変化量が14%から12%に急激に小さくなり、正面透過率が18%から17%に小さくなる。一方、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が2から5.7に徐々に大きくなると、傾斜角(45度)から見た水平回転する表示パネルの透過率の変化量が12%から約11.5%に徐々に小さくなり、正面透過率が17%から13.5%に急激に小さくなる。
このように、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が大きくなると、主暗縞の幅が副暗縞の幅よりはるかに大きいため、開口率が低下し、正面透過率が小さくなる。図4から明らかなように、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1〜2である場合、正面透過率を少し犠牲にすることによって、水平回転する表示パネルの透過率の変化量を効果的に改善できることが分かる。特に、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1.4〜2である場合、水平回転する表示パネルの透過率の変化量がより良い。
上記実施形態において、暗縞パターン100の主暗縞の幅(d11、d21、d31、d41)を副暗縞の幅(d12、d22、d32、d42)より大きくするように設計する場合には、例えば、暗縞パターン100の主暗縞の幅(d11、d21、d31、d41)と副暗縞の幅(d12、d22、d32、d42)との比を1〜2(好ましくは1.4〜2)にするように設計すると、正面透過率を少し犠牲にすることによって、水平回転する表示パネルの透過率の変化量を効果的に改善することできる。
一実施形態において、上記暗縞パターンは、以下のような方法によって形成されてもよい。表示パネルの製造過程においては、薄膜トランジスタ基板上(薄膜トランジスタ基板と液晶層との間)及びカラーフィルタ基板上(カラーフィルタ基板と液晶層との間)にそれぞれ光配向層を形成している。ここで、薄膜トランジスタ基板上に光配向層を形成することのみについて説明する。図5を参照する。表示パネルの製造過程において、光配向層を画素セル上に形成する工程は、以下のような工程を含んでいる。まず、画素セル上に配向層を形成する。次に、第1配向マスク41でサブ画素の下半部の第1領域A1を覆い、サブ画素の上半部の第2領域A2に対して光照射処理を行うことによって、第2領域A2に第1方向Xに配向される光配向層を形成する。そして、第2配向マスク42でサブ画素の上半部の第2領域A2を覆い、サブ画素の下半部の第1領域A1に対して光照射処理を行うことによって、第1領域A1に第1方向Xと逆の方向(−X)に配向される光配向層を形成する。ここで、第3領域A3は、第1領域A1と第2領域A2との間に介在する。第3領域A3は、重複に配向される領域であるため、光線がこの第3領域A3を通過するときに暗縞、即ち、上記実施形態における主暗縞(111、121、131、141)が形成される。そのため、第1領域A1と第2領域A2との間の間隔gを調整することによって、第3領域A3に形成される主暗縞の幅を制御することができる。
図3A〜図3C及び図6を合わせて参照する。図6は、図3A〜図3Cの3B−3B’断面線に沿った輝度分布を示す図である。図6から明らかなように、間隔gを変化させるように制御することにより、主暗縞の幅が変化するが、副暗縞の幅が変化せず維持することが分かる。副暗縞の形成は、サブ画素のフリンジ電界と液晶の倒れる方向とが逆となることに起因するため、間隔gの影響を受けることがない。副暗縞の幅が変化しないので、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比は、間隔gが大きくなることによって大きくなる。一実施形態において、図3Aを参照して、間隔gを10μmにするように制御する場合には、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1.87である。図3Bを参照して、間隔gを7.5μmにするように制御する場合には、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1.56である。図3Cを参照して、間隔gを5μmにするように制御する場合には、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比が1.38である。
上述したように、主暗縞の幅と副暗縞の幅との比を1〜2(好ましくは1.4〜2)にするように設計すると、正面透過率を少し犠牲にする代わりに、水平回転する表示パネルの透過率の変化量を効果的に改善することできる。
また、暗縞パターンを個々に制御することによって、表示パネルによる白色光の色度を調整することも可能である。図2Aを再び参照して、一実施形態において、各画素セル11は、赤サブ画素12Rと、緑サブ画素12Gと、青サブ画素12Bとを含んでいる。第1領域A1と第2領域A2との間の間隔gを調整することによって、赤サブ画素12R、緑サブ画素12G及び青サブ画素12Bのそれぞれにより生じる複数の暗縞パターンを調整し(開口率を調整する)、表示パネルにより生成される白色光の色度座標上の位置(座標値)を調整することができる。
本発明の表示パネルによれば、水平回転する表示パネルの透過率の変化量を効果的に改善するとともに、開口率の損失を最小限にすることができる。さらに、白色光の色度を適切に調整することができ、余計な製造工程は不要となる。
本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲による各種の変動及び修正は、本発明の保護を求める範囲内に属するものである。
1…表示パネル
10…薄膜トランジスタ基板
11…画素セル
12…サブ画素
13…蓄積コンデンサ
20…光配向層
30…液晶層
41…第1配向マスク
42…第2配向マスク
100…暗縞パターン
101…中心点
111…第1の主暗縞
112…第1の副暗縞
121…第2の主暗縞
122…第2の副暗縞
131…第3の主暗縞
132…第3の副暗縞
141…第4の主暗縞
142…第4の副暗縞
151…第1境界
152…第2境界
153…第3境界
154…第4境界
d11… 第1の主暗縞の幅
d12… 第1の副暗縞の幅
d21… 第2の主暗縞の幅
d22… 第2の副暗縞の幅
d31… 第3の主暗縞の幅
d32… 第3の副暗縞の幅
d41… 第4の主暗縞の幅
d42… 第4の副暗縞の幅
X…第1方向
Y…第2方向
A1…第1領域
A2…第2領域
g…間隔

Claims (13)

  1. 表示パネルであって、
    薄膜トランジスタ基板と、光配向層と、を含み、
    薄膜トランジスタ基板は、複数の画素セルを有し、各前記画素セルが複数のサブ画素を有し、
    光配向層は、複数の前記画素セル上に位置し、各前記サブ画素に対応する少なくとも2つの異なる方向の配向を有し、
    光線が各前記サブ画素を通過するときに、前記表示パネルに暗縞パターンが現れ、前記暗縞パターンは、第1の主暗縞と、第1の副暗縞と、を含み、
    前記第1の主暗縞は、前記光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、第1方向に延伸し、前記第1の主暗縞の中央部に第1の主暗縞の幅を有し、
    前記第1の副暗縞は、前記第1の主暗縞に接続され、第2方向に延伸し、前記第1の副暗縞の中央部に第1の副暗縞の幅を有し、
    前記第1方向と第2方向が異なり、前記第1の主暗縞の幅が前記第1の副暗縞の幅よりも大きく、
    各前記画素セルにおける異なる色の複数の前記サブ画素の複数の前記主暗縞の幅が互いに異なることを特徴とする表示パネル。
  2. 前記第1の副暗縞は、所在する前記サブ画素の境界に平行に隣接して形成されることを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  3. 各前記暗縞パターンは逆卍状であることを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  4. 前記暗縞パターンは、第2の主暗縞と第2の副暗縞とをさらに含み、
    前記第2の主暗縞は、前記光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、その一端が前記サブ画素の中心点で前記第1の主暗縞に接続され、前記第1方向と逆の方向に延伸し、前記第2の主暗縞の中央部に第2の主暗縞の幅を有し、
    前記第2の副暗縞は、前記第2の主暗縞の他端に接続され、前記第2方向と逆の方向に延伸し、前記第2の副暗縞の中央部に第2の副暗縞の幅を有し、
    前記第2の主暗縞の幅が前記第2の副暗縞の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
  5. 前記暗縞パターンは、第3の主暗縞と第3の副暗縞とをさらに含み、
    前記第3の主暗縞は、前記光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、その一端が前記サブ画素の中心点で前記第1の主暗縞と前記第2の主暗縞とに接続され、前記第2方向に延伸し、前記第3の主暗縞の中央部に第3の主暗縞の幅を有し、
    前記第3の副暗縞は、前記第3の主暗縞の他端に接続され、前記第1方向と逆の方向に延伸し、前記第3の副暗縞の中央部に第3の副暗縞の幅を有し、
    前記第3の主暗縞の幅が前記第3の副暗縞の幅よりも大きいことを特徴とする請求項に記載の表示パネル。
  6. 前記暗縞パターンは、第4の主暗縞と第4の副暗縞とをさらに含み、
    前記第4の主暗縞は、前記光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、その一端が前記サブ画素の中心点で前記第1の主暗縞と前記第2の主暗縞と前記第3の主暗縞とに接続され、前記第2方向と逆の方向に延伸し、前記第4の主暗縞の中央部に第4の主暗縞の幅を有し、
    前記第4の副暗縞は、前記第4の主暗縞の他端に接続され、前記第1方向に延伸し、前記第4の副暗縞の中央部に第4の副暗縞の幅を有し、
    前記第4の主暗縞の幅が前記第4の副暗縞の幅よりも大きいことを特徴とする請求項に記載の表示パネル。
  7. 表示パネルの製造方法であって、
    複数の画素セルを有し、各前記画素セルが複数のサブ画素を有する薄膜トランジスタ基板を提供する工程と、
    各前記サブ画素に対応する少なくとも2つの異なる方向の配向を有する光配向層を前記画素セル上に形成する工程と、を含み、
    前記光配向層を前記画素セル上に形成する工程は、
    前記画素セル上に配向層を形成する工程と、
    前記サブ画素の第1領域を第1配向マスクで覆った状態で光照射処理を行うことによって、一部が一の方向の配向を有する前記光配向層を形成する工程と、
    前記サブ画素の第2領域を第2配向マスクで覆った状態で光照射処理を行うことによって、他の一部が他の方向の配向を有する前記光配向層を形成する工程と、をさらに含み、
    前記第1領域と前記第2領域との間に間隔があり、
    光線が各前記サブ画素を通過するときに、前記表示パネルに暗縞パターンが現れ、前記暗縞パターンは、第1の主暗縞と、第1の副暗縞と、を含み、
    前記第1の主暗縞は、前記光配向層における異なる方向の配向の間の境界部に位置し、第1方向に延伸し、前記第1の主暗縞の中央部に第1の主暗縞の幅を有し、
    前記第1の副暗縞は、前記第1の主暗縞に接続され、第2方向に延伸し、前記第1の副暗縞の中央部に第1の副暗縞の幅を有し、
    前記第1方向と第2方向が異なり、前記第1の主暗縞の幅が前記第1の副暗縞の幅よりも大きいことを特徴とする表示パネルの製造方法。
  8. 前記間隔が0〜10μmであることを特徴とする請求項に記載の表示パネルの製造方法。
  9. 前記間隔が5〜10μmであることを特徴とする請求項に記載の表示パネルの製造方法。
  10. 前記第1配向マスクの配向方向と前記第2配向マスクの配向方向が互いに逆であることを特徴とする請求項に記載の表示パネルの製造方法。
  11. 各前記画素セルは、赤サブ画素と、緑サブ画素と、青サブ画素とを含み、
    前記赤サブ画素、前記緑サブ画素及び前記青サブ画素のそれぞれにより生じる複数の前記暗縞パターンを調整するように、前記第1領域と前記第2領域との間の間隔を調整することによって、前記表示パネルにより生成される白色光の色度座標上の位置を調整する工程をさらに含むことを特徴とする請求項に記載の表示パネルの製造方法。
  12. 前記第1の主暗縞の幅と前記第1の副暗縞の幅との比が1.4〜2であることを特徴とする請求項に記載の表示パネルの製造方法。
  13. 各前記暗縞パターンは逆卍状であることを特徴とする請求項に記載の表示パネルの製造方法。
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