JP2004053753A - Liquid crystal display device - Google Patents

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JP2004053753A
JP2004053753A JP2002208526A JP2002208526A JP2004053753A JP 2004053753 A JP2004053753 A JP 2004053753A JP 2002208526 A JP2002208526 A JP 2002208526A JP 2002208526 A JP2002208526 A JP 2002208526A JP 2004053753 A JP2004053753 A JP 2004053753A
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Japan
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liquid crystal
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crystal display
display device
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JP2002208526A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Nishiyama
西山 靖浩
Takeshi Ohashi
大橋 剛
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Advanced Display Inc
Original Assignee
Advanced Display Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device in which the display defect caused by gap unevenness resulting from thickness nonuniformity of a liquid crystal display panel accidentally generated in the neighborhood of a sealant outside a display region is reduced and to provide the liquid crystal display device with a high aperture ratio of the liquid crystal display panel corresponding to requirement of high luminance of a display device. <P>SOLUTION: In the liquid crystal display device provided with a first substrate 1 with an electrode formed thereon, a second substrate 2 with a color filter 33 mounted on a face opposite to the electrode formed on the first substrate, a sealant 8 formed between the first substrate 1 and the second substrate 2 superimposed to each other via a liquid crystal layer 6 and held with spacers 7 outside the display region of the first and second substrates 1, 2 for the purpose of sealing in the liquid crystal layer 6 and spacers 9 inside the sealant arranged inside the sealant, the color filter 33 mounted on the second substrate has a coloring layer 3 on the display region. The coloring layer 3 has 2.5-4.0 μm thickness. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関するもので、特にカラー表示を行うための液晶表示パネルの構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の液晶表示パネルの断面図を図4に示す。従来の液晶表示装置の構造は配線部10を含む薄膜トランジスタ、画素電極部11、絶縁膜、配向膜12などを積層した下部透明絶縁性基板(アレイ基板)である第1基板1と、遮光層5、着色層3、透明電極4等で構成されるカラーフィルタ33および配向膜12などを積層した上部透明絶縁性基板(カラーフィルタ基板)である第2基板2とを表示領域内に配置するスペーサ7を用いて所定の間隔を隔てて重ね合わせ、表示領域外に形成したシール8によって接着する。シール8には両基板の間隔を保持するようにシール内スペーサ9が配置されている。また、このシール8の一部に形成された液晶注入口(図示せず)から液晶6を注入、封止し、両基板の外側に偏光板を貼り付けて液晶表示パネルを形成する。この液晶表示パネルと片方の基板側に配置するバックライトなどから液晶表示装置は構成されている。
【0003】
液晶表示パネルを構成する第1基板と第2基板との間に存在する表示領域内の液晶層6の厚みは輝度、視野角、色特性、応答速度などの光学特性を最適化するように設計され、表示領域内に配置するスペーサ7の径を決定する。また、基板の間隔を保持するシール内スペーサ9の径は表示領域内の両基板上に形成される電極やカラーフィルタ33などの厚みを考慮し、液晶層6の厚みが表示領域内で不均一にならないように適宜設定を行っていた(着色層3を形成しない表示領域外のシール近傍部では、表示領域内の液晶層6の厚みよりも表示領域外のシール近傍部の厚みは厚くなっている)。
【0004】
また、図6に基板上の画素の平面図、図5に図6のAA断面図を示す。図6に示すように21は第1基板上に形成される電極部を構成するソース配線、22はゲート配線で、両配線の交差部に薄膜トランジスタ23を設ける。24はゲート配線22と同層に形成された共通容量配線であり、図5のようにゲート配線22と共通容量配線24に積層して形成する絶縁膜26上に画素電極25が形成される。画素電極25が形成されたあと、配向膜12を全面に塗布する。また、5は第2基板上に形成された遮光層である。このとき、図5に示すように斜め視野方向D1から液晶表示装置を見た場合、バックライト光の光抜けが見える場合がある。光抜けは第2基板上の着色層3、透明電極4、配向膜12および第1基板上に形成した絶縁膜26、また、両基板間に存在する液晶層6の厚みを遮光層5で遮光できないことが要因であり、従来の液晶表示装置では遮光層5の幅5Wを大きく形成することで光抜けを防止していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような液晶表示装置の製造工程において、表示領域外のシール近傍部に突発的に異物が混入する場合がある。たとえば、液晶表示パネルの第2基板上に積層した着色層3の膜厚を1.0μmにした場合、表示領域内のスペーサは径が3.5μm程度のものを使用し、シール内スペーサ9の径を4.5μmと設定したとき、表示領域外であるシール近傍部に、シール内スペーサの径より大きな、たとえば5.0μm程度異物が混入すると液晶表示パネルの厚みが不均一となり、表示不良が発生していた。混入する異物の大きさは5.0μm〜7.0μm、大きいもので8.0μmのものがあり、表示領域外のシール近傍部に突発的に発生していた液晶パネルの厚みの不均一から生じるギャップムラによる表示不良の一要因となっていた。
【0006】
また、従来の液晶表示装置では上述したような基板上に存在する電極や着色層等の厚みが要因となっているバックライト光の光抜けを防止するため、遮光層5の幅5Wを大きく形成してしまうと液晶表示パネルの開口率が低下し、昨今求められている高輝度な液晶表示パネルが実現できない。
【0007】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、表示領域外のシール近傍部で突発的に発生していた液晶表示パネル間の厚みの不均一性から生じるギャップムラによる表示不良を低減するような液晶表示装置を提供することにある。さらに表示装置の高輝度化の要求に伴って、液晶表示パネルの開口率の高い液晶表示装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の液晶表示装置は、電極が形成された第1基板(例えば、本実施の形態における第1基板1)と、前記第1基板に形成された電極と対向する面にカラーフィルタ(例えば、本実施の形態におけるカラーフィルタ33)が設けられた第2基板(例えば、本実施の形態における第2基板2)と、前記第1基板と液晶層(例えば本発明の実施の形態における液晶層6)を介してスペーサ(例えば本発明の実施の形態におけるスペーサ7)で保持して重ね合わされた前記第2基板との間に、前記液晶層を封止するために前記第1基板および第2基板の表示領域外に形成されたシール(例えば、本実施の形態におけるシール8)と、前記シール内に配置したスペーサ(例えば、本発明の実施の形態におけるシール内スペーサ9)とを備えた液晶表示装置において、前記第2基板上に設けられたカラーフィルタは表示領域に着色層を有し、前記着色層の厚みが2.5μm〜4.0μmであることを特徴とするものである。
【0009】
本発明の第2の液晶表示装置は、上記第1の液晶表示装置において、前記カラーフィルタは、前記着色層上に遮光層をさらに備えたことを特徴とするものである。
【0010】
本発明の第3の液晶表示装置は、上記第2の液晶表示装置において、前記カラーフィルタは、前記着色層と前記遮光層との間に透明電極をさらに備えたことを特徴とするものである。
【0011】
本発明の第4の液晶表示装置は、上記第2の液晶表示装置において、前カラーフィルタは前記遮光層よりもさらに上層に透明電極を備えたことを特徴とするものである。
【0012】
本発明の第5の液晶表示装置は、電極が形成された第1基板と、前記第1基板に形成された電極と対向する面にカラーフィルタが設けられた第2基板と、前記第1基板と液晶層を介してスペーサで保持して重ね合わされた前記第2基板とのあいだに、前記液晶層を封止するために前記第1基板および第2基板の表示領域外に形成されたシールと、前記シール内に配置したスペーサとを備えた液晶表示装置において、前記第2基板に設けられたカラーフィルタは表示領域に着色層を有し、前記着色層上に遮光層を備えたことを特徴とするものである。
【0013】
本発明の第6の液晶表示装置は、上記第5の液晶表示装置において、前記カラーフィルタは、前記着色層と前記遮光層との間に透明電極をさらに備えたことを特徴とするものである。
【0014】
本発明の第7の液晶表示装置は、上記第5の液晶表示装置において、前記カラーフィルタは前記遮光層よりもさらに上層に透明電極を備えたことを特徴とするものである。
【0015】
本発明の第8の液晶表示装置は、上記第2乃至7のいずれかの液晶表示装置において、前記遮光層が導電材料で形成されていることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、図1〜図3を用いて本発明の実施の形態における液晶表示装置の構造について詳細に説明する。この発明の一実施の形態である液晶表示装置の液晶表示パネルの断面図を図1に示す。図2は本発明にかかる液晶表示装置において図6で示したAA断面に対応する断面図である。図3は図1のスペーサ部分の拡大図である。図において、1は下部透明絶縁性基板(アレイ基板)である第1基板、2は上部透明絶縁性基板(カラーフィルタ基板)である第2基板、また第2基板2上には着色層3、透明電極4、遮光層5などのカラーフィルタ33を形成する。6は液晶層、7は表示領域内に配置したスペーサ、8はシール、9はシール内に配置したシール内スペーサ、10は配線部、11は画素電極部、12は配向膜である。21はソース配線、22はゲート配線、23は薄膜トランジスタ、21はソース配線、22はゲート配線、23は薄膜トランジスタ、24は共通容量配線、25は画素電極、26は絶縁膜、31は絶縁性基板、32は絶縁性基板である。
【0017】
以下、本発明の実施の形態における液晶表示装置の製造方法について説明する。図1に示すように第1基板1上には、ガラス等の透明絶縁性基板31上に配線部10、画素電極部11などの電極や絶縁膜が形成される。第1基板1のパターンは、成膜、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離といった工程を繰り返しながら積層し、ついで配向膜12を全面に塗布後、ラビング処理を行いトランスファ電極(図示せず)を形成させ、表示領域内にスペーサ7を散布する。
【0018】
第2基板2はガラス等の透明絶縁性基板32の第1基板1と対向する面上の表示領域にカラーフィルタ33を形成する。図2において、透明絶縁性基板32上にRED、GREEN、BLUEの3色の着色層3を顔料分散法、染色法、電着法などで形成する。着色層3の厚みはR、G、Bの顔料濃度を薄くすることによって透過率を変更することなく厚くすることが可能である。
【0019】
また、製造工程で必要なマーク類は、遮光層5工程が、着色層3工程よりも後の工程で行われるため、着色層3工程で形成する。着色層3工程で例えば、BLUE工程でアライメントマークを形成しても基板認識することが可能である。この着色層3工程で形成したアライメントマークを用いてアライメントする。
ただし、パネル組み立て用のアライメントマークは遮光層5で設けてもよい。
【0020】
着色層3の3色の間隔 (RED−GREEN間の隙間、GREEN−BLUE間の隙間、BLUE−RED間の隙間)はギャップ均一性を確保するためできる限り狭く形成する。例えば、本発明の実施の形態では着色層3の間隔を3μmとした。着色層3の厚みを薄く形成する従来技術では着色層3の間隔を狭く形成すると、着色層パターン端に形成されるテーパ角部分に乗り上げ、さらに隣接する着色層3と重なり合う。このために突起部が形成され、表示ムラが発生する可能性がある。しかし、着色層3を厚く形成する本実施の形態では、着色層3の間隔を狭く形成してもテーパ角部分が広いため、テーパ角に隣接する着色層3が乗り上げる部分はあるが、重なり合う部分が発生する可能性が低くなるため、表示ムラが発生しにくい。
【0021】
次に着色層3を形成後、透明電極4を形成する。透明電極4はたとえば、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明電極材料をマスクスパッタ法などを用いて積層する。次に遮光層5を透明電極に重なるように形成される。遮光層5は、透明電極4上にクロムなどを成膜し、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離などを施す事によりパターンを形成する。遮光層5は表示に寄与しない部分を遮光すればよく、材料はクロム系、タンタル系の導電材料、または樹脂材料などで形成してもよい。その後配向膜12を全面に成膜し、ラビング処理を行い、トランスファ電極(図示せず)を形成する。
【0022】
液晶表示パネルは、第1基板1の電極等を形成した面と第2基板2のカラーフィルタ33を設けた面とを対向させ、両基板の表示領域外に、スクリーン印刷、あるいは、ディスペンサを用いて例えば黒色の有機顔料を加えた熱硬化型エポキシ樹脂からなるシール材を塗布してシール8を形成し、表示領域内に散布したスペーサ7などにより両基板を所定の間隔に保持させて重ね合わせ、硬化処理を実施する。また、シール8にはシール内スペーサ9を混入させ、表示領域外のシール近傍部の基板の間隔を保てるように形成する。シール内スペーサ9の径は上述したように表示領域内のスペーサ7、着色層3等の厚さを考慮して設定される。このシール材の一部に形成された液晶注入口から液晶を注入し、封止した後、両基板の外側に偏光板を貼りつけて液晶表示パネルを形成する。そしてこの液晶表示パネルと片方の基板側に配置するバックライトなどから液晶表示装置が形成される。
【0023】
上記の液晶表示装置の製造工程において、液晶層6の厚みは輝度、視野角、色特性、応答速度などの光学特性を最適化するように設計し、表示領域内に配置するスペーサの径を3.5μm〜4.5μm程度のものを使用する。また、表示領域外のシール近傍部に混入する異物による突発的に発生するギャップムラを低減するために、混入する異物の大きさを考慮してシール内スペーサ9の大きさを決定する。8.0μm以下の異物が混入してもギャップムラにならないように、シール内スペーサ9の径を6.0μm〜8.5μmに形成する。着色層3の厚みは、シール内スペーサ9の径、液晶層6の厚みを考慮して2.5μm〜4.0μmの範囲内で形成する。
【0024】
以上のように形成すると、製造工程における表示領域外のシール近傍部にシール内スペーサ9の径以下の異物で5.0μm〜7.0μm程度のものが混入した場合でも、異物に対する許容範囲を広げることができるため、表示領域外のシール近傍部で突発的に発生していた液晶表示パネル間の厚みの不均一性から生じるギャップムラによる表示不良を低減でき、さらに製造効率を向上することができる。
【0025】
また、図2に示すように、本実施の形態の構成は基板上にまず着色層3を形成し、その後に遮光層5を形成している。そのため液晶表示装置を斜め視野方向D1から見たときに光抜けに起因する厚みは、両基板間の液晶層6厚、両基板上の配向膜12厚、第1基板上の絶縁膜26厚である。従来の構造では第2基板上に形成した着色層3と透明電極4の厚みをも考慮しなければならず、光抜けを防止する場合、遮光層5を形成する幅を大きくしなければならなかった。しかし、本実施の形態による液晶表示パネルでは、従来と同じ幅である5Wの遮光層5を第2基板上に形成した場合であっても光抜けを防止することができるため、開口率を高くすることができる。
【0026】
また、図3のようにこのカラーフィルタは透明電極上4に遮光層5を形成するので透明電極4と遮光層5が接触する接触部5Cが従来の構成より大きく形成される。このとき、透明電極4がITO、遮光層5がCr、Ta、Niなどの導電材料で形成される場合、この接触部5Cを形成することにより対向透明電極の電気抵抗を低減することができ、透明電極層の膜厚を薄く形成することができる。透明電極層の膜厚を薄くすると透過率が向上する。
【0027】
さらに、このような構成をとるとトランスファ電極の数を削減することができる。トランスファ電極とは第1基板または第2基板上に形成され、第1基板の共通電極の入力配線と第2基板を接続する電極である。このトランスファ電極は通常液晶表示パネルの表示領域外の周辺部に配置するが、上記の通り透明電極層と遮光層の接触面積が大きくなる構造をとると、対向透明電極の電気抵抗が小さくなるため、トランスファ電極の数を削減することができる。このためトランスファ電極を設置していた面積、すなわち表示領域外であるシール近傍部に配置したトランスファ電極を設置するための領域を小さくすることができるため、液晶表示パネルの小型化が実現できる。遮光層の材料はCr、Ta、Niなどの導電材料であれば、本実施の形態は実現できる。本実施の形態では透明電極の膜厚を0.13μm、トランスファ電極の数は4点としている。
【0028】
また、従来の液晶表示パネルは絶縁性基板上に直接遮光層5を形成していたため、外光に対する反射率が高く、反射率防止のために多層クロム膜などを使用して遮光層5を形成する必要があった。多層クロム膜の形成はCrN、CrO、Crなどを積層して形成させるため、煩雑な作業工程が発生し、高価な液晶表示パネルとなっていた。本実施の形態では絶縁性基板上に直接着色層3を形成し、透明電極4、遮光層5の順で積層させるため、着色層3の透過率低減分があり、反射光は着色層3を2回通り反射することとなるため、光の反射率が低下する。よって、遮光層5には多層クロム膜ではなく、単層クロム膜等を使用することも可能である。単層クロム膜を用いると多層クロム膜よりも原価低減した液晶表示パネルを作成することができる。また、単層クロム膜は一般的な膜であるため、例えばクロム成膜用スパッタ装置を使用して形成することができる。そのため、着色層形成までをカラーフィルタメーカで行えば透明電極、遮光層の成膜はカラーフィルタメーカ、成膜メーカまたはLCDメーカの何れでも対応でき、価格面と生産数の増減にも対応できるようになる。また、反射率を低下させるために、遮光層5に樹脂を用いて形成してもよい。
【0029】
また、本実施の形態において、第2基板上のカラーフィルタは着色層3と遮光層5との間に透明電極4を備えた構造について説明を行っているが、カラーフィルタは着色層上に備えた遮光層5よりもさらに上層に透明電極4を備えた構造としても同様の効果が得られる。
【0030】
また、本実施の形態は第2の基板上の第1基板と対向する面に透明電極が不要の液晶モード、例えば横方向の電界で液晶が基板に平行に配向する方式であるIPS(In Plane Switching)駆動方式においても同様の効果が得られる。
【0031】
【発明の効果】
本発明の第1の液晶表示装置は、電極が形成された第1基板と、前記第1基板に形成された電極と対向する面にカラーフィルタが設けられた第2基板と、前記第1基板と液晶層を介してスペーサで保持して重ね合わされた前記第2基板との間に、前記液晶層を封止するために前記第1基板および第2基板の表示領域外に形成されたシールと、前記シール内に配置したシール内スペーサとを備えた液晶表示装置において、前記第2基板上に設けられたカラーフィルタは表示領域に着色層を有し、前記着色層の厚みが2.5μm〜4.0μmであることを特徴としたので、製造工程で異物が混入した場合でも、異物に対する許容範囲を広げることができるため、表示領域外のシール近傍部で突発的に発生していた液晶表示パネル間の厚みの不均一性から生じるギャップムラによる表示不良を低減でき、製造効率を向上することができる。
【0032】
本発明の第2の液晶表示装置は、上記第1の液晶表示装置において前記カラーフィルタは、前記着色層上に遮光層をさらに備えたことを特徴としたため、従来と同じ幅の遮光層を第2基板上に形成した場合であってもバックライト光の光抜けを防止することができるため、開口率を高くすることができる。さらに、外光に対する光の反射率を低下させることができる。
【0033】本発明の第3の液晶表示装置は、上記第2の液晶表示装置において前記カラーフィルタは、前記着色層と前記遮光層との間に透明電極をさらに備えたことを特徴としたため、従来と同じ幅の遮光層を第2基板上に形成した場合であってもバックライト光の光抜けを防止することができるため、開口率を高くすることができる。さらに、外光に対する光の反射率を低下させることができる。
【0034】
本発明の第4の液晶表示装置は、上記第2の液晶表示装置において、前記カラーフィルタは前記遮光層よりもさらに上層に透明電極を備えたことを特徴としたため、外光に対する光の反射率を低下させることができる。
【0035】
本発明の第5の液晶表示装置は、電極が形成された第1基板と、前記第1基板に形成された電極と対向する面にカラーフィルタが設けられた第2基板と、前記第1基板と液晶層を介してスペーサで保持して重ね合わされた前記第2基板との間に、前記液晶層を封止するために前記第1基板および第2基板の表示領域外に形成されたシールと、前記シール内に配置したシール内スペーサとを備えた液晶表示装置において、前記第2基板に設けられたカラーフィルタは表示領域に着色層を有し、前記着色層上に遮光層を備えたことを特徴としたため、従来と同じ幅の遮光層を第2基板上に形成した場合であってもバックライト光の光抜けを防止することができるため、開口率を高くすることができる。さらに、外光に対する光の反射率を低下させることができる。
【0036】
本発明の第6の液晶表示装置は、上記第5の液晶表示装置において、前記カラーフィルタは前記着色層と前記遮光層との間に透明電極をさらに備えたことを特徴としたため、従来と同じ幅の遮光層を第2基板上に形成した場合であってもバックライト光の光抜けを防止することができるため、開口率を高くすることができる。さらに、外光に対する光の反射率を低下させることができる。
【0037】
本発明の第7の液晶表示装置は、上記第5の液晶表示装置において、前記カラーフィルタは前記遮光層よりもさらに上層に透明電極を備えたことを特徴としたため、外光に対する光の反射率を低下させることができる。
【0038】
本発明の第8の液晶表示装置は、上記第2乃至7のいずれかの液晶表示装置において、前記遮光層が導電材料で形成されていることを特徴としたため、対向電極の電気抵抗を低減することができ、透明電極層の膜厚を薄く形成することができる。透明電極層の膜厚を薄くすると透過率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における液晶表示装置の断面図である。
【図2】本実施の形態における液晶表示装置の図6のAA断面図である。
【図3】本実施の形態における液晶表示装置の断面図である。
【図4】従来の液晶表示装置の断面図である。
【図5】従来の液晶表示装置における図6のAA断面図である。
【図6】液晶表示装置における画素構造の平面図である
【符号の説明】
1: 第1基板  21: ソース配線
2: 第2基板  22: ゲート配線
3: 着色層  23: 薄膜トランジスタ
4: 透明電極  24: 共通容量配線
5: 遮光層  25: 画素電極
6: 液晶層  26: 絶縁膜
7: スペーサ  31: 絶縁性基板
8: シール  32: 絶縁性基板
9: シール内スペーサ   33: カラーフィルタ
10: 配線部
11: 画素電極部
12: 配向膜
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and particularly to a configuration of a liquid crystal display panel for performing color display.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a sectional view of a conventional liquid crystal display panel. The structure of the conventional liquid crystal display device includes a first substrate 1 which is a lower transparent insulating substrate (array substrate) in which a thin film transistor including a wiring portion 10, a pixel electrode portion 11, an insulating film, an alignment film 12 and the like are stacked, and a light shielding layer 5. A spacer 7 for disposing a second substrate 2 which is an upper transparent insulating substrate (color filter substrate) in which a color filter 33 composed of a colored layer 3, a transparent electrode 4 and the like and an alignment film 12 and the like are laminated in a display area. Are superimposed at a predetermined interval by using, and are adhered by a seal 8 formed outside the display area. The seal 8 is provided with an in-seal spacer 9 so as to keep the space between the two substrates. Further, a liquid crystal 6 is injected from a liquid crystal injection port (not shown) formed in a part of the seal 8 and sealed, and a polarizing plate is attached to the outside of both substrates to form a liquid crystal display panel. A liquid crystal display device is composed of the liquid crystal display panel and a backlight disposed on one of the substrates.
[0003]
The thickness of the liquid crystal layer 6 in the display area existing between the first substrate and the second substrate constituting the liquid crystal display panel is designed to optimize optical characteristics such as luminance, viewing angle, color characteristics, and response speed. Then, the diameter of the spacer 7 arranged in the display area is determined. Also, the diameter of the spacer 9 in the seal for maintaining the distance between the substrates is not uniform in consideration of the thickness of the electrodes and the color filters 33 formed on both substrates in the display area, and the thickness of the liquid crystal layer 6 is not uniform in the display area. (The thickness in the vicinity of the seal outside the display area where the colored layer 3 is not formed is larger than the thickness of the liquid crystal layer 6 in the display area. There).
[0004]
FIG. 6 is a plan view of a pixel on the substrate, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIG. 6, reference numeral 21 denotes a source wiring constituting an electrode portion formed on the first substrate, 22 denotes a gate wiring, and a thin film transistor 23 is provided at an intersection of the two wirings. Reference numeral 24 denotes a common capacitance line formed in the same layer as the gate line 22. As shown in FIG. 5, a pixel electrode 25 is formed on an insulating film 26 formed by stacking the gate line 22 and the common capacitance line 24. After the pixel electrode 25 is formed, the alignment film 12 is applied on the entire surface. Reference numeral 5 denotes a light shielding layer formed on the second substrate. At this time, when the liquid crystal display device is viewed from the oblique viewing direction D1 as shown in FIG. As for light leakage, the thickness of the colored layer 3, the transparent electrode 4, the alignment film 12 and the insulating film 26 formed on the first substrate on the second substrate, and the thickness of the liquid crystal layer 6 existing between the two substrates are shielded by the light shielding layer 5. This is due to the inability to prevent light leakage in a conventional liquid crystal display device by forming the width 5W of the light shielding layer 5 to be large.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing process of the liquid crystal display device as described above, a foreign substance may suddenly enter the vicinity of the seal outside the display area. For example, when the thickness of the colored layer 3 laminated on the second substrate of the liquid crystal display panel is 1.0 μm, a spacer having a diameter of about 3.5 μm is used in the display area, and the spacer 9 in the seal 9 is used. When the diameter is set to 4.5 μm, if foreign matter larger than the diameter of the spacer in the seal, for example, about 5.0 μm, is mixed in the vicinity of the seal outside the display area, the thickness of the liquid crystal display panel becomes non-uniform, resulting in poor display. Had occurred. The size of the foreign matter to be mixed is 5.0 μm to 7.0 μm, and there is a large size of 8.0 μm, which is caused by the unevenness of the thickness of the liquid crystal panel suddenly occurring near the seal outside the display area. This is one of the causes of display failure due to gap unevenness.
[0006]
Further, in the conventional liquid crystal display device, the width 5W of the light-shielding layer 5 is increased to prevent light from passing through the backlight due to the thickness of the electrode, the colored layer and the like on the substrate as described above. If this happens, the aperture ratio of the liquid crystal display panel will decrease, and the high-brightness liquid crystal display panel recently required cannot be realized.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and is based on gap unevenness caused by non-uniformity in thickness between liquid crystal display panels which has suddenly occurred in the vicinity of a seal outside a display area. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that reduces display defects. Further, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device having a high aperture ratio of a liquid crystal display panel in response to a demand for higher luminance of the display device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The first liquid crystal display device of the present invention includes a first substrate on which electrodes are formed (for example, the first substrate 1 in the present embodiment), and a color filter formed on a surface facing the electrodes formed on the first substrate. (For example, the second substrate (for example, the second substrate 2 in the present embodiment) provided with the color filter 33 in the present embodiment), the first substrate and the liquid crystal layer (for example, in the embodiment of the present invention). The first substrate and the second substrate, which are held by a spacer (for example, the spacer 7 in the embodiment of the present invention) via the liquid crystal layer 6) and overlapped with the second substrate, to seal the liquid crystal layer. A seal (for example, seal 8 in the present embodiment) formed outside the display area of the second substrate, and a spacer (for example, spacer 9 in the seal in the embodiment of the present invention) disposed in the seal are provided. Was In crystal display device, a color filter provided on the second substrate has a colored layer in the display area, the thickness of the colored layer is characterized in that it is 2.5Myuemu~4.0Myuemu.
[0009]
According to a second liquid crystal display device of the present invention, in the first liquid crystal display device, the color filter further includes a light shielding layer on the colored layer.
[0010]
According to a third liquid crystal display device of the present invention, in the second liquid crystal display device, the color filter further includes a transparent electrode between the colored layer and the light shielding layer. .
[0011]
According to a fourth liquid crystal display device of the present invention, in the second liquid crystal display device described above, the front color filter includes a transparent electrode further above the light shielding layer.
[0012]
According to a fifth liquid crystal display device of the present invention, there is provided a first substrate having electrodes formed thereon, a second substrate having a color filter provided on a surface facing the electrodes formed on the first substrate, and A seal formed outside the display area of the first and second substrates to seal the liquid crystal layer between the second substrate and the second substrate held by a spacer via a liquid crystal layer and overlapped; A liquid crystal display device comprising a spacer disposed in the seal, wherein the color filter provided on the second substrate has a colored layer in a display area, and a light-shielding layer on the colored layer. It is assumed that.
[0013]
According to a sixth liquid crystal display device of the present invention, in the fifth liquid crystal display device, the color filter further includes a transparent electrode between the colored layer and the light shielding layer. .
[0014]
According to a seventh liquid crystal display device of the present invention, in the fifth liquid crystal display device, the color filter is provided with a transparent electrode further above the light shielding layer.
[0015]
An eighth liquid crystal display device according to the present invention is the liquid crystal display device according to any one of the second to seventh aspects, wherein the light shielding layer is formed of a conductive material.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the structure of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display panel of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view corresponding to the AA section shown in FIG. 6 in the liquid crystal display device according to the present invention. FIG. 3 is an enlarged view of the spacer portion of FIG. In the figure, 1 is a first substrate which is a lower transparent insulating substrate (array substrate), 2 is a second substrate which is an upper transparent insulating substrate (color filter substrate), and a colored layer 3 is formed on the second substrate 2. A color filter 33 such as the transparent electrode 4 and the light shielding layer 5 is formed. 6 is a liquid crystal layer, 7 is a spacer arranged in a display area, 8 is a seal, 9 is a spacer in the seal arranged in the seal, 10 is a wiring portion, 11 is a pixel electrode portion, and 12 is an alignment film. 21 is a source wiring, 22 is a gate wiring, 23 is a thin film transistor, 21 is a source wiring, 22 is a gate wiring, 23 is a thin film transistor, 24 is a common capacitance wiring, 25 is a pixel electrode, 26 is an insulating film, 31 is an insulating substrate, 32 is an insulating substrate.
[0017]
Hereinafter, a method for manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, on a first substrate 1, electrodes such as a wiring portion 10, a pixel electrode portion 11, and an insulating film are formed on a transparent insulating substrate 31 such as glass. The pattern of the first substrate 1 is laminated while repeating processes such as film formation, resist coating, exposure, development, etching, and resist peeling, and then, after applying an alignment film 12 over the entire surface, a rubbing treatment is performed to transfer electrodes (not shown). ) Is formed, and the spacers 7 are scattered in the display area.
[0018]
The second substrate 2 has a color filter 33 formed in a display area on a surface of the transparent insulating substrate 32 such as glass which faces the first substrate 1. In FIG. 2, three colored layers 3 of RED, GREEN, and BLUE are formed on a transparent insulating substrate 32 by a pigment dispersion method, a dyeing method, an electrodeposition method, or the like. The thickness of the coloring layer 3 can be increased without changing the transmittance by reducing the R, G, and B pigment concentrations.
[0019]
Further, marks required in the manufacturing process are formed in the colored layer 3 step since the light shielding layer 5 step is performed in a step subsequent to the colored layer 3 step. Even if an alignment mark is formed in the colored layer 3 process, for example, in the BLUE process, the substrate can be recognized. Alignment is performed using the alignment marks formed in the three colored layer processes.
However, the alignment mark for assembling the panel may be provided in the light shielding layer 5.
[0020]
The intervals between the three colors of the colored layer 3 (the gap between RED and GREEN, the gap between GREEN and BLUE, and the gap between BLUE and RED) are formed as narrow as possible to ensure uniformity of the gap. For example, in the embodiment of the present invention, the interval between the colored layers 3 is 3 μm. In the related art in which the thickness of the coloring layer 3 is reduced, if the spacing between the coloring layers 3 is reduced, the coloring layer 3 rides on the tapered angle formed at the edge of the coloring layer pattern, and further overlaps with the adjacent coloring layer 3. For this reason, a projection is formed, and display unevenness may occur. However, in this embodiment in which the colored layer 3 is formed thick, the tapered angle portion is wide even if the interval between the colored layers 3 is narrow, so that there is a portion where the colored layer 3 adjacent to the taper angle runs on, but an overlapping portion. Is less likely to occur, and display unevenness is less likely to occur.
[0021]
Next, after the colored layer 3 is formed, the transparent electrode 4 is formed. The transparent electrode 4 is formed by laminating a transparent electrode material such as ITO (Indium Tin Oxide) by using a mask sputtering method or the like. Next, the light shielding layer 5 is formed so as to overlap the transparent electrode. The light-shielding layer 5 forms a pattern by forming a film of chromium or the like on the transparent electrode 4 and performing resist coating, exposure, development, etching, resist stripping, and the like. The light-shielding layer 5 only needs to shield a portion that does not contribute to display, and may be formed of a chromium-based, tantalum-based conductive material, a resin material, or the like. Thereafter, an alignment film 12 is formed on the entire surface, rubbing is performed, and a transfer electrode (not shown) is formed.
[0022]
In the liquid crystal display panel, the surface of the first substrate 1 on which the electrodes and the like are formed and the surface of the second substrate 2 on which the color filter 33 is provided are opposed to each other, and screen printing or a dispenser is used outside the display area of both substrates. For example, a seal material 8 made of a thermosetting epoxy resin to which a black organic pigment is added is applied to form a seal 8, and both substrates are held at a predetermined interval by a spacer 7 or the like scattered in a display area and overlapped. And a curing treatment is performed. In addition, the seal 8 is formed by mixing a spacer 9 inside the seal so as to keep a space between the substrates near the seal outside the display area. As described above, the diameter of the spacer 9 in the seal is set in consideration of the thickness of the spacer 7, the colored layer 3, and the like in the display area. After injecting and sealing liquid crystal from a liquid crystal injection port formed in a part of the sealing material, a polarizing plate is attached to the outside of both substrates to form a liquid crystal display panel. Then, a liquid crystal display device is formed from the liquid crystal display panel and a backlight disposed on one of the substrates.
[0023]
In the manufacturing process of the liquid crystal display device described above, the thickness of the liquid crystal layer 6 is designed so as to optimize optical characteristics such as luminance, viewing angle, color characteristics, and response speed, and the diameter of the spacer to be arranged in the display region is 3 mm. The one having a size of about 0.5 μm to 4.5 μm is used. Further, in order to reduce the gap unevenness which is suddenly generated due to the foreign material mixed in the vicinity of the seal outside the display area, the size of the spacer 9 in the seal is determined in consideration of the size of the foreign material mixed. The diameter of the spacer 9 in the seal is set to 6.0 μm to 8.5 μm so as to prevent gap unevenness even if foreign substances of 8.0 μm or less are mixed. The thickness of the colored layer 3 is formed in the range of 2.5 μm to 4.0 μm in consideration of the diameter of the spacer 9 in the seal and the thickness of the liquid crystal layer 6.
[0024]
When formed as described above, even if foreign substances having a diameter equal to or less than the diameter of the in-seal spacer 9 of about 5.0 μm to 7.0 μm are mixed in the vicinity of the seal outside the display area in the manufacturing process, the allowable range for the foreign substances is expanded. Therefore, it is possible to reduce display defects due to gap unevenness caused by non-uniformity in thickness between the liquid crystal display panels, which suddenly occurred in the vicinity of the seal outside the display area, and further improve manufacturing efficiency. .
[0025]
Further, as shown in FIG. 2, in the configuration of the present embodiment, first, the colored layer 3 is formed on the substrate, and then the light shielding layer 5 is formed. Therefore, when the liquid crystal display device is viewed from the oblique viewing direction D1, the thickness due to light leakage is the thickness of the liquid crystal layer 6 between both substrates, the thickness of the alignment film 12 on both substrates, and the thickness of the insulating film 26 on the first substrate. is there. In the conventional structure, the thickness of the colored layer 3 and the transparent electrode 4 formed on the second substrate must be taken into consideration. To prevent light leakage, the width of the light-shielding layer 5 must be increased. Was. However, in the liquid crystal display panel according to the present embodiment, even when the light-shielding layer 5 having the same width as that of the related art and having a width of 5 W is formed on the second substrate, light leakage can be prevented. can do.
[0026]
Further, as shown in FIG. 3, in this color filter, the light shielding layer 5 is formed on the transparent electrode 4, so that a contact portion 5C where the transparent electrode 4 and the light shielding layer 5 come into contact is formed larger than the conventional configuration. At this time, when the transparent electrode 4 is formed of a conductive material such as ITO, and the light-shielding layer 5 is formed of a conductive material such as Cr, Ta, or Ni, the electrical resistance of the opposing transparent electrode can be reduced by forming the contact portion 5C. The thickness of the transparent electrode layer can be reduced. When the thickness of the transparent electrode layer is reduced, the transmittance is improved.
[0027]
Further, with such a configuration, the number of transfer electrodes can be reduced. The transfer electrode is an electrode formed on the first substrate or the second substrate and connecting the input wiring of the common electrode of the first substrate to the second substrate. This transfer electrode is usually arranged in a peripheral portion outside the display area of the liquid crystal display panel. However, if the structure in which the contact area between the transparent electrode layer and the light-shielding layer is large as described above, the electric resistance of the opposing transparent electrode becomes small. In addition, the number of transfer electrodes can be reduced. Therefore, the area in which the transfer electrodes are provided, that is, the area in which the transfer electrodes are provided in the vicinity of the seal, which is outside the display region, can be reduced, so that the size of the liquid crystal display panel can be reduced. This embodiment can be realized as long as the material of the light shielding layer is a conductive material such as Cr, Ta, or Ni. In this embodiment, the thickness of the transparent electrode is 0.13 μm, and the number of transfer electrodes is four.
[0028]
Further, in the conventional liquid crystal display panel, since the light shielding layer 5 is formed directly on the insulating substrate, the reflectance to external light is high, and the light shielding layer 5 is formed using a multilayer chrome film or the like to prevent the reflectance. I needed to. Since the formation of the multilayer chromium film is performed by laminating CrN x , CrO x , Cr and the like, a complicated operation process is required, resulting in an expensive liquid crystal display panel. In this embodiment, since the colored layer 3 is formed directly on the insulating substrate and the transparent electrode 4 and the light-shielding layer 5 are laminated in this order, there is a reduction in the transmittance of the colored layer 3, and the reflected light reflects on the colored layer 3. Since the light is reflected twice, the light reflectance is reduced. Therefore, it is also possible to use a single layer chromium film or the like instead of the multilayer chromium film for the light shielding layer 5. When a single-layer chromium film is used, a liquid crystal display panel at lower cost than a multi-layer chromium film can be manufactured. Further, since the single-layer chromium film is a general film, it can be formed by using, for example, a chromium film formation sputtering apparatus. Therefore, if the formation of the colored layer is performed by a color filter maker, the formation of the transparent electrode and the light-shielding layer can be performed by any of the color filter maker, the film formation maker, and the LCD maker. become. Further, in order to lower the reflectance, the light shielding layer 5 may be formed using a resin.
[0029]
In the present embodiment, the structure in which the color filter on the second substrate includes the transparent electrode 4 between the coloring layer 3 and the light-shielding layer 5 is described, but the color filter is provided on the coloring layer. The same effect can be obtained by using a structure in which the transparent electrode 4 is provided above the light shielding layer 5.
[0030]
In this embodiment mode, a liquid crystal mode in which a transparent electrode is not required on a surface of the second substrate facing the first substrate, for example, a system in which liquid crystal is aligned in parallel with the substrate by a lateral electric field, is used as IPS (In Plane). A similar effect can be obtained in the case of the switching driving method.
[0031]
【The invention's effect】
A first liquid crystal display device according to the present invention includes a first substrate having electrodes formed thereon, a second substrate having a color filter provided on a surface facing the electrodes formed on the first substrate, and A seal formed outside the display area of the first and second substrates for sealing the liquid crystal layer between the second substrate and the second substrate held and held by the spacer via the liquid crystal layer; A color filter provided on the second substrate has a colored layer in a display region, and the colored layer has a thickness of 2.5 μm or less. Since the thickness is 4.0 μm, even if foreign matter is mixed in the manufacturing process, the allowable range for the foreign matter can be expanded, so that the liquid crystal display suddenly generated near the seal outside the display area. Non-uniform thickness between panels Display defects due to gap unevenness caused by the above can be reduced, and manufacturing efficiency can be improved.
[0032]
The second liquid crystal display device of the present invention is characterized in that, in the first liquid crystal display device, the color filter further includes a light shielding layer on the coloring layer. Even when formed on two substrates, it is possible to prevent light from passing through the backlight, so that the aperture ratio can be increased. Further, the reflectance of light with respect to external light can be reduced.
According to a third liquid crystal display device of the present invention, in the second liquid crystal display device, the color filter is further provided with a transparent electrode between the colored layer and the light shielding layer. Even when a light-shielding layer having the same width as that of the related art is formed on the second substrate, it is possible to prevent backlight from leaking out, so that the aperture ratio can be increased. Further, the reflectance of light with respect to external light can be reduced.
[0034]
According to a fourth liquid crystal display device of the present invention, in the second liquid crystal display device, the color filter is provided with a transparent electrode further above the light-shielding layer. Can be reduced.
[0035]
According to a fifth liquid crystal display device of the present invention, there is provided a first substrate having electrodes formed thereon, a second substrate having a color filter provided on a surface facing the electrodes formed on the first substrate, and A seal formed outside the display area of the first and second substrates for sealing the liquid crystal layer between the second substrate and the second substrate held and held by the spacer via the liquid crystal layer; A liquid crystal display device comprising: a spacer in the seal disposed in the seal; wherein the color filter provided on the second substrate has a colored layer in a display region, and a light shielding layer on the colored layer. Therefore, even when a light-shielding layer having the same width as that of the related art is formed on the second substrate, it is possible to prevent light from passing through the backlight, so that the aperture ratio can be increased. Further, the reflectance of light with respect to external light can be reduced.
[0036]
According to a sixth liquid crystal display device of the present invention, in the fifth liquid crystal display device described above, the color filter is further provided with a transparent electrode between the colored layer and the light shielding layer. Even when a light-shielding layer having a width is formed on the second substrate, it is possible to prevent backlight from leaking out, so that the aperture ratio can be increased. Further, the reflectance of light with respect to external light can be reduced.
[0037]
According to a seventh liquid crystal display device of the present invention, in the fifth liquid crystal display device, the color filter is provided with a transparent electrode further above the light-shielding layer. Can be reduced.
[0038]
An eighth liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that, in any one of the second to seventh liquid crystal display devices, the light-shielding layer is formed of a conductive material, so that the electric resistance of the counter electrode is reduced. Accordingly, the thickness of the transparent electrode layer can be reduced. When the thickness of the transparent electrode layer is reduced, the transmittance is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the present embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the present embodiment taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device.
5 is a cross-sectional view of the conventional liquid crystal display device taken along the line AA in FIG. 6;
FIG. 6 is a plan view of a pixel structure in a liquid crystal display device.
1: First substrate 21: Source wiring 2: Second substrate 22: Gate wiring 3: Colored layer 23: Thin film transistor 4: Transparent electrode 24: Common capacitance wiring 5: Light shielding layer 25: Pixel electrode 6: Liquid crystal layer 26: Insulating film 7: Spacer 31: Insulating substrate 8: Seal 32: Insulating substrate 9: Spacer in seal 33: Color filter 10: Wiring unit 11: Pixel electrode unit 12: Alignment film

Claims (8)

電極が形成された第1基板と、
前記第1基板に形成された電極と対向する面にカラーフィルタが設けられた第2基板と、
前記第1基板と液晶層を介してスペーサで保持して重ね合わされた前記第2基板との間に、前記液晶層を封止するために前記第1基板および第2基板の表示領域外に形成されたシールと、
前記シール内に配置したシール内スペーサとを備えた液晶表示装置において、
前記第2基板上に設けられたカラーフィルタは表示領域に着色層を有し、
前記着色層の厚みが2.5μm〜4.0μmであることを特徴とする液晶表示装置。
A first substrate having electrodes formed thereon,
A second substrate provided with a color filter on a surface facing the electrode formed on the first substrate;
Formed outside the display area of the first substrate and the second substrate to seal the liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate held by a spacer via a liquid crystal layer and overlapped by a spacer Seal and
A liquid crystal display device comprising: a seal spacer disposed in the seal;
The color filter provided on the second substrate has a coloring layer in a display area,
A liquid crystal display device, wherein the thickness of the coloring layer is 2.5 μm to 4.0 μm.
前記カラーフィルタは、前記着色層上に遮光層をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the color filter further includes a light shielding layer on the coloring layer. 前記カラーフィルタは、前記着色層と前記遮光層との間に透明電極をさらに備えたことを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the color filter further includes a transparent electrode between the coloring layer and the light shielding layer. 前記カラーフィルタは、前記遮光層よりもさらに上層に透明電極を備えたことを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the color filter includes a transparent electrode further above the light shielding layer. 電極が形成された第1基板と、
前記第1基板に形成された電極と対向する面にカラーフィルタが設けられた第2基板と、
前記第1基板と液晶層を介してスペーサで保持して重ね合わされた前記第2基板との間に、前記液晶層を封止するために前記第1基板および第2基板の表示領域外に形成されたシールと、
前記シール内に配置したシール内スペーサとを備えた液晶表示装置において、
前記第2基板に設けられたカラーフィルタは表示領域に着色層を有し、
前記着色層上に遮光層を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
A first substrate having electrodes formed thereon,
A second substrate provided with a color filter on a surface facing the electrode formed on the first substrate;
Formed outside the display area of the first substrate and the second substrate to seal the liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate held by a spacer via a liquid crystal layer and overlapped by a spacer Seal and
A liquid crystal display device comprising: a seal spacer disposed in the seal;
The color filter provided on the second substrate has a coloring layer in a display area,
A liquid crystal display device comprising a light-shielding layer on the coloring layer.
前記カラーフィルタは、前記着色層と前記遮光層との間に透明電極をさらに備えたことを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the color filter further comprises a transparent electrode between the coloring layer and the light shielding layer. 前記カラーフィルタは、前記遮光層よりもさらに上層に透明電極を備えたことを特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the color filter includes a transparent electrode further above the light shielding layer. 前記遮光層が導電材料で形成されていることを特徴とする請求項2乃至7のいずれかに記載の液晶表示装置。8. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the light shielding layer is formed of a conductive material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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