JP2005141145A

JP2005141145A - Liquid crystal display and manufacturing method of color filter substrate

Info

Publication number: JP2005141145A
Application number: JP2003379824A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shobara; 潔庄原; Masumi Manabe; ますみ真鍋; Atsuyuki Manabe; 敦行真鍋; Yoshiteru Yamada; 佳照山田; Takeshi Yamamoto; 武志山本
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display having satisfactory visual angle characteristics and excellent display quality and to provide a manufacturing method of a color filter substrate. <P>SOLUTION: The liquid crystal display is provided with an array substrate 1, a counter substrate 2 disposed opposite to the array substrate with a prescribed gap between them, a liquid crystal layer 3 interposed between the array substrate and the counter substrate, and color filters formed at either one of the array substrate and the counter substrate. The color filters having film thicknesses different from each other in every colored layers having hardness degrees different from each other are formed by arranging the colored layers having hardness degrees different from each other and having a plurality of colors and then collectively polishing the colored layers having the plurality of colors. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は液晶表示装置および液晶表示装置の備えたカラーフィルタ基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing a color filter substrate provided in the liquid crystal display device.

一般に、液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、これら両基板の基板間に狭持された液晶層と、アレイ基板および対向基板のいずれか一方に形成されたカラーフィルタと、を有している。カラーフィルタは、赤色、緑色、および青色の着色層を有している。近年、液晶表示装置は、携帯テレビやコンピュータなど多くの情報を含むデータの表示用モニタに用いられている。 In general, a liquid crystal display device has an array substrate, a counter substrate, a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and a color filter formed on one of the array substrate and the counter substrate. ing. The color filter has red, green, and blue colored layers. In recent years, a liquid crystal display device has been used as a monitor for displaying data including a lot of information such as a portable television and a computer.

上記した液晶表示装置は、情報量の増加に伴い、高精細化、広視野角、および高速応答性が要求されている。高精細化に対応するため、液晶表示装置は、スイッチング素子に微細化されたＴＦＴを用いている。広視野角および高速応答性は、液晶表示装置に、視野角補償フィルムを用いたＴＮ（Twisted Nematic）方式や、ＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）方式等を用いて対応する技術が検討されている。 The above-described liquid crystal display device is required to have high definition, a wide viewing angle, and high-speed response as the amount of information increases. In order to cope with high definition, a liquid crystal display device uses a miniaturized TFT as a switching element. A wide viewing angle and high-speed response have been studied for a liquid crystal display device using a TN (Twisted Nematic) method using a viewing angle compensation film, an OCB (Optically Compensated Birefringence) method, or the like.

また、カラーフィルタは、開口率向上のためアレイ基板に形成されている。また、これにより、高精度な位置合わせ精度を必要とせずにアレイ基板および対向基板を接合することが可能となる。その他、液晶表示装置は、高色再現性、高輝度、および広視野角等、より高性能な要求が求められている。また、さらなる高性能化を目的として、着色層の色毎に液晶層の層厚を異ならせるマルチギャップ化する方法や、着色層を研磨して平坦化する技術等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２３０１２４号公報 The color filter is formed on the array substrate to improve the aperture ratio. This also makes it possible to join the array substrate and the counter substrate without requiring high-precision alignment accuracy. In addition, liquid crystal display devices are required to have higher performance such as high color reproducibility, high luminance, and wide viewing angle. Further, for the purpose of higher performance, a method of making a multi-gap in which the thickness of the liquid crystal layer is different for each color of the colored layer, a technique for polishing and flattening the colored layer, etc. have been proposed (for example, Patent Document 1).
JP-A-9-230124

従来のＴＮ方式の液晶表示装置において、液晶層に電界をかけて黒表示を行う際、液晶分子は完全には立ちきらない。このため、表示画面を正面方向から見た場合に位相差が残る。正面方向において、上記した問題による影響はほとんどないが、表示画面を斜め方向から見た場合に実効的な位相差が大きくなり、複屈折性の影響が大きくなる。このため、特に黒表示の場合、表示画面は、複屈折の波長依存性により特定の波長の光が透過して色付く問題がある。上記した問題は、視感度の強い緑色や青色の着色層を透過する光で顕著になる。 In a conventional TN liquid crystal display device, when black display is performed by applying an electric field to a liquid crystal layer, liquid crystal molecules do not completely stand. For this reason, a phase difference remains when the display screen is viewed from the front. In the front direction, there is almost no influence due to the above-mentioned problem, but when the display screen is viewed from an oblique direction, an effective phase difference becomes large and the influence of birefringence becomes large. Therefore, particularly in the case of black display, there is a problem that the display screen is colored by transmission of light of a specific wavelength due to the wavelength dependence of birefringence. The above-mentioned problem becomes conspicuous with light transmitted through a green or blue colored layer having high visibility.

そこで、各着色層の膜厚を制御して液晶層をマルチギャップ化することにより複屈折の波長依存性の補償を行うとともに、表示画面の正面の黒レベルの補償および視角依存性の補償を行うことで対応している。
また、カラーフィルタを平坦化することにより、正面方向への光抜けの発生によるコントラスト比の低下と、視野角の劣化と、を抑制することができる。上記した光抜けの発生は、例えば、一部盛り上がって形成された着色層に起因する。 Therefore, by compensating the wavelength dependence of birefringence by controlling the film thickness of each colored layer to make the liquid crystal layer multi-gap, the black level compensation and the viewing angle dependence compensation in front of the display screen are performed. It corresponds by that.
Further, by flattening the color filter, it is possible to suppress a decrease in contrast ratio due to occurrence of light leakage in the front direction and a deterioration in viewing angle. The occurrence of light leakage described above is caused by, for example, a colored layer formed so as to be partly raised.

しかしながら、上記のようにカラーフィルタが構成された場合、マルチギャップ化と、各着色層の平坦化と、をともに満たして形成することは困難である。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、視角特性が良く、表示品位の優れた液晶表示装置およびカラーフィルタ基板の製造方法を提供することにある。 However, when the color filter is configured as described above, it is difficult to form both the multi-gap and the flattening of each colored layer.
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device having a good viewing angle characteristic and an excellent display quality, and a method for manufacturing a color filter substrate.

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、アレイ基板と、前記アレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板の間に狭持された液晶層と、前記アレイ基板および対向基板のいずれか一方に形成されたカラーフィルタと、を備え、前記カラーフィルタは、硬度の異なる複数色の着色層を並べて形成されているとともに、硬度の異なる着色層毎に高さが異なっていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes an array substrate, a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a predetermined gap therebetween, and the array substrate and the counter substrate between the array substrate and the counter substrate. A sandwiched liquid crystal layer and a color filter formed on one of the array substrate and the counter substrate, and the color filter is formed by arranging a plurality of colored layers having different hardnesses, It is characterized in that the height is different for each colored layer having different hardness.

また、本発明の他の態様に係るカラーフィルタ基板の製造方法は、基板上に硬度の異なる複数色の着色層を並べて形成し、前記複数色の着色層を一括して研磨することにより、硬度の異なる着色層毎に高さの異なるカラーフィルタを形成することを特徴としている。 In addition, in the method for manufacturing a color filter substrate according to another aspect of the present invention, a plurality of colored layers having different hardnesses are formed side by side on the substrate, and the colored layers of the plurality of colors are polished together to obtain a hardness. The color filters having different heights are formed for the different colored layers.

上記のように構成された液晶表示装置およびカラーフィルタ基板の製造方法によれば、硬度の異なる着色層毎に膜厚を異ならせるとともに、各着色層の平坦化を満たすことができる。これにより、視角特性がよく、表示品位の優れた液晶表示装置およびカラーフィルタ基板の製造方法を提供できる。 According to the manufacturing method of the liquid crystal display device and the color filter substrate configured as described above, the thickness of each colored layer having different hardness can be varied and the planarization of each colored layer can be satisfied. As a result, it is possible to provide a manufacturing method of a liquid crystal display device and a color filter substrate having good viewing angle characteristics and excellent display quality.

本発明によれば、視角特性が良く、表示品位の優れた液晶表示装置およびカラーフィルタ基板の製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method of a liquid crystal display device and a color filter substrate having good viewing angle characteristics and excellent display quality.

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、液晶表示装置は、カラーフィルタ基板としてのアレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を保持して対向配置された対向基板２と、これら両基板の間に狭持された液晶層３と、を備えている。 Hereinafter, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the liquid crystal display device includes an array substrate 1 as a color filter substrate, a counter substrate 2 disposed opposite to the array substrate with a predetermined gap, and a space between the two substrates. And a liquid crystal layer 3 sandwiched between the two.

アレイ基板１は、透明な絶縁基板としてガラス基板１１を備えている。ガラス基板１１上に、複数の信号線１２、および複数の走査線１３がそれぞれ交差して配設されている。信号線および走査線の各交差部にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）１４が設けられている。ＴＦＴ１４は、走査線１３の一部を延在したゲート電極１５ａ、ゲート電極に重なった半導体層１５ｂ、信号線の一部を延在して一方の半導体層に接続されたソース電極１５ｃ、および他方の半導体層に接続されたドレイン電極１５ｄを有している。 The array substrate 1 includes a glass substrate 11 as a transparent insulating substrate. A plurality of signal lines 12 and a plurality of scanning lines 13 are disposed on the glass substrate 11 so as to intersect each other. A thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) 14 is provided as a switching element at each intersection of the signal line and the scanning line. The TFT 14 includes a gate electrode 15a extending part of the scanning line 13, a semiconductor layer 15b overlapping the gate electrode, a source electrode 15c extending part of the signal line and connected to one semiconductor layer, and the other The drain electrode 15d is connected to the semiconductor layer.

表示領域ｒにおいて、信号線１２、走査線１３、およびＴＦＴ１４を含むガラス基板１１上に、青色の着色層１６Ｂ、緑色の着色層１６Ｇ、および赤色の着色層１６Ｒが交互に並んでストライプ状に配設され、カラーフィルタを形成している。隣接した着色層の周縁部同士は、ブラックマトリクス（ＢＭ）として機能する信号線１２等に重なって配設されている。 In the display region r, the blue colored layer 16B, the green colored layer 16G, and the red colored layer 16R are alternately arranged in a stripe pattern on the glass substrate 11 including the signal lines 12, the scanning lines 13, and the TFTs 14. Installed to form a color filter. The peripheral portions of the adjacent colored layers are disposed so as to overlap with the signal lines 12 functioning as a black matrix (BM).

各着色層の膜厚はそれぞれ異なり、着色層１６Ｒが最も薄く、着色層１６Ｒ、着色層１６Ｇ、着色層１６Ｂの順に厚くなるように形成されている。本実施の形態において、各着色層は平坦な平面上に形成されているため、膜厚が厚い着色層ほど高さが高く、膜厚が薄いほど高さが低くなっている。これにより、着色層１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは互いに高さが異なって形成されている。着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ上に、画素電極１７がそれぞれ重なって形成されている。着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ上に、柱状スペーサ１８が複数本形成されている。着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒおよび画素電極１７上に、配向膜１９が形成されている。
対向基板２は、透明な絶縁基板としてガラス基板２１を備えている。ガラス基板２１上に、対向電極２２、および配向膜２３が順次形成されている。 The thickness of each colored layer is different, and the colored layer 16R is the thinnest, and the colored layer 16R, the colored layer 16G, and the colored layer 16B are formed in this order. In this embodiment, since each colored layer is formed on a flat plane, the higher the thickness is, the higher the thickness is, and the lower the thickness is, the lower the thickness is. Thereby, the colored layers 16R, 16G, and 16B are formed with different heights. On the colored layers 16B, 16G, and 16R, the pixel electrodes 17 are formed so as to overlap each other. A plurality of columnar spacers 18 are formed on the colored layers 16B, 16G, and 16R. An alignment film 19 is formed on the colored layers 16B, 16G, and 16R and the pixel electrode 17.
The counter substrate 2 includes a glass substrate 21 as a transparent insulating substrate. A counter electrode 22 and an alignment film 23 are sequentially formed on the glass substrate 21.

上記のように構成されたアレイ基板１および対向基板２は、その周縁部同士が図示しないシール材により互いに接合され、柱状スペーサ１８により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板１および対向基板２の間に液晶層３が狭持されている。アレイ基板１および対向基板２に形成された配向膜１９、２３には、液晶分子の捩れ角が９０°となるよう特定方向にラビング処理が施されている。アレイ基板１および対向基板２の外面に、位相差板３１、３３、および偏光板３２、３４がそれぞれ配設されている。ガラス基板１１の外面側には図示しないバックライトが設けられている。 The array substrate 1 and the counter substrate 2 configured as described above are joined to each other with their peripheral portions bonded to each other by a sealing material (not shown), and a predetermined gap is held by a columnar spacer 18. A liquid crystal layer 3 is sandwiched between the array substrate 1 and the counter substrate 2. The alignment films 19 and 23 formed on the array substrate 1 and the counter substrate 2 are rubbed in a specific direction so that the twist angle of the liquid crystal molecules becomes 90 °. Retardation plates 31 and 33 and polarizing plates 32 and 34 are disposed on the outer surfaces of the array substrate 1 and the counter substrate 2, respectively. A backlight (not shown) is provided on the outer surface side of the glass substrate 11.

次に、上記液晶表示装置の一層詳しい構成を、その製造方法と併せて説明する。
まず、ガラス基板１１上に、信号線１２、走査線１３、およびＴＦＴ１４を形成する。次に、スピンナを用い、青色レジストとして、例えば青色の顔料を分散したネガ型の紫外線硬化型アクリル樹脂レジストを約３．７μｍの膜厚でガラス基板１１上に塗布する。 Next, a more detailed configuration of the liquid crystal display device will be described together with its manufacturing method.
First, the signal line 12, the scanning line 13, and the TFT 14 are formed on the glass substrate 11. Next, using a spinner, as a blue resist, for example, a negative ultraviolet curable acrylic resin resist in which a blue pigment is dispersed is applied to the glass substrate 11 with a film thickness of about 3.7 μm.

その後、青色を着色したい領域に光が照射されるようなフォトマスクを用い、青色レジストにパターンを露光する。露光する際、青色レジストには、波長を３６５ｎｍ、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ^２として紫外線を照射する。次に、露光した青色レジストを、ＫＯＨの１％水溶液で２０秒間現像した後、２２０℃で１時間、焼成することで着色層１６Ｂを形成する。このようにして、着色層１６Ｂの硬度を、鉛筆硬度で７となるように形成する。 Thereafter, a pattern is exposed to the blue resist using a photomask that irradiates light to a region to be colored blue. At the time of exposure, the blue resist is irradiated with ultraviolet rays with a wavelength of 365 nm and an exposure amount of 100 mJ / cm ² . Next, after developing the exposed blue resist with a 1% aqueous solution of KOH for 20 seconds, the colored layer 16B is formed by baking at 220 ° C. for 1 hour. In this way, the colored layer 16B is formed so that the pencil hardness is 7.

続いて、緑色レジストをスピンナにより約３．６μｍの膜厚でガラス基板１１上に塗布した後、緑色レジストにパターンを露光する。露光した緑色レジストを、ＫＯＨの１％の水溶液で２０秒間現像した後、２２０℃で１０分間、焼成することで着色層１６Ｇを形成する。このようにして着色層１６Ｇの硬度を、鉛筆硬度で４となるように形成する。 Subsequently, a green resist is applied on the glass substrate 11 with a film thickness of about 3.6 μm by a spinner, and then the pattern is exposed on the green resist. The exposed green resist is developed with a 1% aqueous solution of KOH for 20 seconds and then baked at 220 ° C. for 10 minutes to form the colored layer 16G. In this way, the colored layer 16G is formed so that the pencil hardness is 4.

次に、赤色レジストをスピンナにより約３．５μｍの膜厚でガラス基板１１上に塗布した後、赤色レジストにパターンを露光する。露光した赤色レジストを、ＫＯＨの１％の水溶液で２０秒間現像した後、２２０℃で１分間、焼成することで着色層１６Ｒを形成する。このようにして着色層１６Ｒの硬度を、鉛筆硬度で３となるように形成する。 Next, after applying a red resist with a spinner to a thickness of about 3.5 μm on the glass substrate 11, the pattern is exposed to the red resist. The exposed red resist is developed with a 1% aqueous solution of KOH for 20 seconds and then baked at 220 ° C. for 1 minute to form the colored layer 16R. In this way, the color layer 16R is formed so that the pencil hardness is 3.

なお、上記のプロセスでは焼成時間を変えることによりそれぞれの着色層の硬度を変えたが、この他に露光量や焼成温度を変えても良いし、またレジスト材料自体の種類を変えたりレジスト中に含まれる顔料濃度や光重合開始剤の量などを変えることによっても着色層の硬度を変えることが可能である。 In the above process, the hardness of each colored layer was changed by changing the baking time. However, in addition to this, the exposure amount and baking temperature may be changed, and the type of the resist material itself may be changed. It is also possible to change the hardness of the colored layer by changing the pigment concentration, the amount of photopolymerization initiator, and the like.

上記のように、硬度の高い青色の着色層１６Ｂから順番に、着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒを形成する。また、図３に示すように、硬度の最も高い着色層１６Ｂが最も厚く形成され、硬度の最も低い着色層１６Ｒが最も薄く形成される。そして、隣接した着色層の周縁部同士は重複し、１．０ないし３．０μｍ程度盛り上がった段差Ａが形成される。 As described above, the colored layers 16B, 16G, and 16R are formed in order from the blue colored layer 16B having high hardness. Further, as shown in FIG. 3, the colored layer 16B having the highest hardness is formed to be the thickest, and the colored layer 16R having the lowest hardness is formed to be the thinnest. And the peripheral part of the adjacent colored layer overlaps, and the level | step difference A which rose about 1.0 thru | or 3.0 micrometers is formed.

次に、図４に示すように、ガラス基板１１を研磨装置のステージ４０上に固定した後、研磨ステージとして、例えば発砲ポリウレタン製の研磨パット４１をその研磨面Ｓが着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒと対向する位置に配置する。そして、ステージ４０および研磨パット４１を互いに逆方向に回転させるとともに、例えば研磨砥粒を含む研磨液を供給し、着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒを一括して機械的に研磨する。 Next, as shown in FIG. 4, after the glass substrate 11 is fixed on the stage 40 of the polishing apparatus, a polishing pad 41 made of, for example, foamed polyurethane is used as the polishing stage, and the polishing surface S is colored layers 16B, 16G, 16R. It arranges in the position which opposes. Then, while rotating the stage 40 and the polishing pad 41 in opposite directions, for example, a polishing liquid containing abrasive grains is supplied, and the colored layers 16B, 16G, and 16R are mechanically polished collectively.

研磨により、硬度の低い着色層ほど多く削られ、その膜厚が減少する。これにより、図５に示すように、３．４μｍの膜厚ｄＢを有した着色層１６Ｂ、３．２μｍの膜厚ｄＧを有した着色層１６Ｇ、および３．０μｍの膜厚ｄＲを有した着色層１６Ｒがそれぞれ形成される。着色層１６Ｂおよび着色層１６Ｇの膜厚の差、並びに着色層１６Ｇおよび着色層１６Ｒの膜厚の差、すなわちこれら各着色層間の高さの差はそれぞれ０．２μｍとなる。研磨後の各着色層間の高さの差は、研磨前のそれより大きくなっている。これにより、着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ毎に膜厚の異なるカラーフィルタが得られる。もちろん研磨前の膜厚を同じに形成した場合にも研磨後には膜厚の異なるカラーフィルタを得ることができる。 By polishing, the colored layer with lower hardness is scraped more and the film thickness is reduced. As a result, as shown in FIG. 5, the colored layer 16B having a thickness dB of 3.4 μm, the colored layer 16G having a thickness dG of 3.2 μm, and the coloring having a thickness dR of 3.0 μm Each layer 16R is formed. The difference in thickness between the colored layer 16B and the colored layer 16G and the difference in thickness between the colored layer 16G and the colored layer 16R, that is, the difference in height between these colored layers is 0.2 μm. The difference in height between the colored layers after polishing is larger than that before polishing. Thereby, color filters having different film thicknesses are obtained for the colored layers 16B, 16G, and 16R. Of course, even when the film thickness before polishing is the same, color filters having different film thicknesses can be obtained after polishing.

また、研磨により段差Ａが除去されるとともに着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒの各表面が平坦化される。画素電極１７が形成される領域に対向した着色層において、各着色層の最大の膜厚と最小の膜厚との差は０．０５μｍ以下に平坦化される。例えば、着色層１６Ｂの場合、最大の膜厚ｄＢ_ｍａｘと最小の膜厚ｄＢ_ｍｉｎとの差は０．０５μｍ以下に形成される。更に、着色層１６Ｇの最大の膜厚ｄＢｍａｘが着色層１６Ｂの最小の膜厚ｄＢｍｉｎより大きく形成されることはない。次いで、研磨された着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒを洗浄した後、必要によってはポストベークを行う。 Further, the step A is removed by polishing, and the surfaces of the colored layers 16B, 16G, and 16R are flattened. In the colored layer facing the region where the pixel electrode 17 is formed, the difference between the maximum film thickness and the minimum film thickness of each colored layer is flattened to 0.05 μm or less. For example, in the case of the colored layer 16B, the difference between the maximum film thickness dB _max and the minimum film thickness dB _min is 0.05 μm or less. Furthermore, the maximum film thickness dBmax of the colored layer 16G is never formed larger than the minimum film thickness dBmin of the colored layer 16B. Next, the polished colored layers 16B, 16G, and 16R are washed, and then post-baked as necessary.

そして、着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ上に、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明材料を、例えばスパッタ法により１５００Åの膜厚に成膜する。堆積されたＩＴＯ膜をパターニングし、それぞれ着色層に重ねて複数の画素電極１７を形成する。その後、ガラス基板１１全面に、感光性アクリル性黒色樹脂（以下、黒色レジストと称する）を、例えばスピンナを用い塗布する。塗布された黒色レジストを９０℃で１０分間乾燥した後、所定の形状を有したフォトマスクを用い、黒色レジストにパターンを露光する。 Then, a transparent material such as ITO (Indium Tin Oxide) is formed on the colored layers 16B, 16G, and 16R to a thickness of 1500 mm by, for example, a sputtering method. The deposited ITO film is patterned, and a plurality of pixel electrodes 17 are formed so as to overlap each colored layer. Thereafter, a photosensitive acrylic black resin (hereinafter referred to as a black resist) is applied to the entire surface of the glass substrate 11 using, for example, a spinner. After the applied black resist is dried at 90 ° C. for 10 minutes, a pattern is exposed on the black resist using a photomask having a predetermined shape.

露光する際、黒色レジストには、波長を３６５ｎｍ、露光量を３００ｍＪ／ｃｍ^２として紫外線を照射する。続いて、露光した黒色レジストを、ｐＨ１１．５のアルカリ水溶液で現像した後、２００℃で６０分間、焼成することで図示しない額縁部、および高さ４．０μｍの柱状スペーサ１８を複数本形成する。その後、画素電極１７を含むガラス基板１１全面に、配向膜材料を１００ｎｍの膜厚に塗布し配向膜１９を形成する。 At the time of exposure, the black resist is irradiated with ultraviolet rays with a wavelength of 365 nm and an exposure amount of 300 mJ / cm ² . Subsequently, the exposed black resist is developed with an alkaline aqueous solution having a pH of 11.5 and then baked at 200 ° C. for 60 minutes to form a plurality of frame portions (not shown) and columnar spacers 18 having a height of 4.0 μm. . Thereafter, an alignment film material is applied on the entire surface of the glass substrate 11 including the pixel electrodes 17 to a thickness of 100 nm to form an alignment film 19.

一方、対向基板２において、ガラス基板２１を用意する。ガラス基板２１上に、ＩＴＯ等の透明材料で対向電極２２を形成し、この対向電極２２に重ねて、１００ｎｍの膜厚を有した配向膜２３を形成する。
上記のように形成されたアレイ基板１および対向基板２は、各々の配向膜１９、２３にラビング処理を施した後、対向基板２の周縁部に、例えば熱硬化型のシール材を印刷することにより配置し、複数本の柱状スペーサ１８により所定の隙間を保持して対向配置してアレイ基板１および対向基板２の周縁部同士をこのシール材により貼り合せる。 On the other hand, a glass substrate 21 is prepared for the counter substrate 2. A counter electrode 22 is formed on a glass substrate 21 with a transparent material such as ITO, and an alignment film 23 having a thickness of 100 nm is formed on the counter electrode 22.
The array substrate 1 and the counter substrate 2 formed as described above are subjected to a rubbing process on the alignment films 19 and 23, and then, for example, a thermosetting sealing material is printed on the peripheral edge of the counter substrate 2. The peripheral portions of the array substrate 1 and the counter substrate 2 are bonded to each other by this sealant while maintaining a predetermined gap with a plurality of columnar spacers 18 and facing each other.

その後、シール材を加熱し硬化させることにより、アレイ基板１および対向基板２を固着する。次いで、シール材に形成された液晶注入口から、例えば誘電異方性が正である液晶を注入した後、液晶注入口を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材により封止する。これにより、アレイ基板１および対向基板２の間に液晶が封入され、液晶層３が形成される。 Then, the array substrate 1 and the counter substrate 2 are fixed by heating and curing the sealing material. Next, after injecting, for example, liquid crystal having positive dielectric anisotropy from the liquid crystal injection port formed in the sealing material, the liquid crystal injection port is sealed with a sealing material made of, for example, an ultraviolet curable resin. As a result, the liquid crystal is sealed between the array substrate 1 and the counter substrate 2 to form the liquid crystal layer 3.

続いて、アレイ基板１および対向基板２の外面に、位相差板３１、３３、および偏光板３２、３４をそれぞれ順に貼り付け、さらには駆動回路やバックライトなどを取り付けモジュール、に組み立てる。これにより、液晶表示装置が完成する。 Subsequently, the phase difference plates 31 and 33 and the polarizing plates 32 and 34 are sequentially attached to the outer surfaces of the array substrate 1 and the counter substrate 2, respectively, and further, a drive circuit and a backlight are assembled into a mounting module. Thereby, a liquid crystal display device is completed.

以上のように構成された液晶表示装置およびその製造方法によれば、硬度の異なる複数の着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒを並べて配置した後、これら着色層を同一条件で一括して機械研磨している。着色層１６Ｂは最も高い硬度および最も高い膜厚を有し、着色層は、着色層１６Ｂ、着色層１６Ｇ、着色層１６Ｒの順に順次低い硬度を有しているとともに、その順に着色層の膜厚が順次薄く形成されている。 According to the liquid crystal display device configured as described above and the manufacturing method thereof, after arranging a plurality of colored layers 16B, 16G, and 16R having different hardnesses, these colored layers are collectively mechanically polished under the same conditions. Yes. The colored layer 16B has the highest hardness and the highest film thickness, and the colored layer has successively lower hardness in the order of the colored layer 16B, the colored layer 16G, and the colored layer 16R, and the thickness of the colored layer in that order. Are successively formed thinner.

上記した場合、硬度の低い着色層ほど多く削られて、膜厚が薄くなる。なお、研磨により、硬度の低い着色層が他の着色層よりも低くなった場合でも、各着色層は、研磨液によって良好に研磨される。これにより、着色層１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ毎に膜厚の異なるカラーフィルタが得られる。同時に、各着色層の表面を平坦化することができる。このため、黒レベルの補償、および視角依存性の補償ができるとともに、高コントラスト比、および広視野角を実現できる液晶表示装置が得られる。 In the case described above, the colored layer with lower hardness is scraped more and the film thickness becomes thinner. Even when the colored layer having low hardness becomes lower than the other colored layers by polishing, each colored layer is polished well by the polishing liquid. Thereby, color filters having different film thicknesses are obtained for the colored layers 16B, 16G, and 16R. At the same time, the surface of each colored layer can be planarized. Therefore, it is possible to obtain a liquid crystal display device that can compensate for the black level and the viewing angle dependency, and can realize a high contrast ratio and a wide viewing angle.

また、着色層１６Ｂおよび着色層１６Ｇ、並びに着色層１６Ｇおよび着色層１６Ｒの膜厚の差をそれぞれ０．１μｍに形成した後、各着色層を研磨している。このため、膜厚を考慮せずに形成された着色層を研磨する場合に比べて効率良く研磨を行うことができる。 Moreover, after forming the difference in the film thickness of the colored layer 16B and the colored layer 16G, and the colored layer 16G and the colored layer 16R to 0.1 μm, each colored layer is polished. For this reason, it can polish efficiently compared with the case where the colored layer formed without considering the film thickness is polished.

各着色層を形成する際、硬度の最も高い着色層を最も高く形成するとともに、硬度が低くなるにつれ高さを順次低く形成している。上記した各着色層は、高い硬度を有する着色層１６Ｂ、着色層１６Ｇ、着色層１６Ｒの順に順次形成されている。上述したように、着色層の硬度は、諸プロセス条件や材料などにより制御している。例えば、紫外線照射または焼成の時間を長くする程、硬度を高くして固化することができ、各着色層の硬度を任意に、かつ容易に調整することができる。 When each colored layer is formed, the colored layer having the highest hardness is formed highest, and the height is successively lowered as the hardness decreases. Each colored layer described above is sequentially formed in the order of the colored layer 16B, colored layer 16G, and colored layer 16R having high hardness. As described above, the hardness of the colored layer is controlled by various process conditions and materials. For example, as the time of ultraviolet irradiation or baking is increased, the hardness can be increased and solidified, and the hardness of each colored layer can be arbitrarily and easily adjusted.

また、カラーフィルタをアレイ基板１側に形成することにより開口率の向上を図るとともに、アレイ基板１と対向基板２とを、高度な位置合わせ精度を必要とせずに行うことができる。
本実施の形態によれば、正面方向でのコントラスト比は５００と高く、良好な値が得られた。また、液晶表示装置を斜め方向から見た場合の色付きを目視主観評価したところ８０°コーンと広範囲に渡り色付き無く良好な液晶表示装置が得られた。 Further, by forming the color filter on the array substrate 1 side, the aperture ratio can be improved, and the array substrate 1 and the counter substrate 2 can be performed without requiring a high degree of alignment accuracy.
According to the present embodiment, the contrast ratio in the front direction is as high as 500, and a good value was obtained. Further, when the liquid crystal display device was viewed from an oblique direction, the coloration was visually subjectively evaluated. As a result, a good liquid crystal display device with no color was obtained over a wide range of 80 ° cone.

この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。研磨前において、着色層を形成する場合、着色層１６Ｂおよび着色層１６Ｇ、並びに着色層１６Ｇおよび着色層１６Ｒの膜厚の差は０．１μｍに限らず、各着色層の膜厚はほぼ同一の高さに形成されていても良い。また、研磨後において、着色層１６Ｂは、着色層１６Ｇおよび着色層１６Ｒよりも高い硬度および高さを有していれば良い。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made within the scope of the present invention. When forming a colored layer before polishing, the difference in thickness between the colored layer 16B and the colored layer 16G, and the colored layer 16G and the colored layer 16R is not limited to 0.1 μm, and the thickness of each colored layer is substantially the same. It may be formed at a height. In addition, after polishing, the colored layer 16B only needs to have higher hardness and height than the colored layer 16G and the colored layer 16R.

各着色層の硬度は、上述した鉛筆硬度で示した値に限定されるものではなく、各着色層の硬度が互いに異なっていれば良い。カラーフィルタはアレイ基板１側に限らず対向基板２側に形成しても良い。この場合、対向基板２は、カラーフィルタ基板として構成される。液晶表示装置は、ＴＮ方式に限らず、その他方式に適応できることはいうまでもない。 The hardness of each colored layer is not limited to the value indicated by the pencil hardness described above, and the hardness of each colored layer may be different from each other. The color filter may be formed not only on the array substrate 1 side but also on the counter substrate 2 side. In this case, the counter substrate 2 is configured as a color filter substrate. It goes without saying that the liquid crystal display device is not limited to the TN system and can be applied to other systems.

本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 図１に示したアレイ基板の配線構造を概略的に示した平面図。The top view which showed schematically the wiring structure of the array board | substrate shown in FIG. 図１に示した液晶表示装置の有するアレイ基板の製造工程における構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure in the manufacturing process of the array substrate which the liquid crystal display device shown in FIG. 1 has. 図３に示したアレイ基板の製造工程における研磨工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the grinding | polishing process in the manufacturing process of the array substrate shown in FIG. 図１に示した液晶表示装置の一部を拡大した概略断面図。FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of the liquid crystal display device shown in FIG. 1.

Explanation of symbols

１…アレイ基板，２…対向基板，３…液晶層，１１、２１…ガラス基板，１４…ＴＦＴ，１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ…着色層，１７…画素電極，１８…柱状スペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Array substrate, 2 ... Opposite substrate, 3 ... Liquid crystal layer, 11, 21 ... Glass substrate, 14 ... TFT, 16B, 16G, 16R ... Colored layer, 17 ... Pixel electrode, 18 ... Columnar spacer

Claims

An array substrate, a counter substrate disposed opposite to the array substrate with a predetermined gap, a liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the counter substrate, and one of the array substrate and the counter substrate A color filter formed on
The color filter is formed of a plurality of colored layers having different hardnesses arranged side by side, and the height is different for each colored layer having different hardnesses.

The plurality of colored layers have red, blue, and green colored layers, wherein the blue colored layer has the highest hardness and height. 2. A liquid crystal display device according to 1.

The colored layers of the plurality of colors include red, blue, and green colored layers, wherein the blue colored layer has the highest hardness and height, and the green colored layer is the red color. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device has a hardness higher than that of the colored layer, and the height of the colored layer is higher in the order of the hardness.

A plurality of colored layers having different hardnesses are formed side by side on a substrate, and the color layers having different heights are formed for each colored layer having different hardnesses by collectively polishing the colored layers of the plurality of colors. A method for producing a color filter substrate.

The method for producing a color filter substrate according to claim 4, wherein when forming the colored layers of the plurality of colors, the colored layers having high hardness are sequentially formed.

The method for producing a color filter substrate according to claim 4, wherein the colored layers are polished after the colored layers of the plurality of colors are formed to have substantially the same height.

5. The color filter substrate according to claim 4, wherein the colored layer having the highest hardness is formed to be the highest, and the colored layer is polished after the height of the colored layer is lowered as the hardness is lowered. Production method.

8. The method of manufacturing a color filter substrate according to claim 7, wherein the colored layer is mechanically polished so that a difference in height between colored layers having different hardnesses is larger than a difference in height before polishing.

The red, blue, and green colored layers having different hardnesses are formed as the plurality of colored layers in the order of a blue, green, and red colored layer. A method for manufacturing a color filter substrate.

The colored layer having different hardness is applied with the material of the colored layer on the substrate, and then irradiated with ultraviolet rays or baked,
The method for producing a color filter substrate according to claim 4, wherein the applied material is solidified by adjusting the time of the ultraviolet irradiation or baking.

The method of manufacturing a color filter substrate according to claim 4, wherein a switching element is formed on the substrate, and the color filter is formed on the substrate including the switching element.