JP2005201953A - カラーフィルタおよびそれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ラビング工程の際の柱剥れを防止することができるカラーフィルタを提供することを主目的としている。
【解決手段】 透明基板と、上記透明基板上に形成された赤、緑、および青の３種の矩形状の画素部がデルタ配列で配置された着色層とを有し、上記デルタ配列は、上記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第１の配列と、上記第１の配列に隣接して配置され、上記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第２の配列とを有し、上記第１の配列と上記第２の配列とが交互に配置されてなるものであり、隣接する上記第１の配列と上記第２の配列とは、同一色が重複しないように、かつ所定の幅の重複部分を設けて交互に配置されてなることを特徴とするカラーフィルタを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画素を重ね合わせた柱状スペーサを有するカラーフィルタおよびそれを備えた液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、表示側基板と液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入して薄い液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶配列を電気的に制御して表示側基板の透過光または反射光の量を選択的に変化させることによって表示を行う。

このような液晶表示装置において色ムラ、コントラストムラ等の表示ムラを防止し、均一な表示、高速応答性、高コントラスト比、広視野角等の良好な表示性能を液晶表示装置に付与するためには、セルギャップを一定かつ均一に維持する必要がある。

セルギャップを維持する方法としては、液晶層中に画素を重ねたドット重ね柱を形成する方法がある。この方法においては、ドット重ね柱によりセルギャップが決定され、維持される。

しかしながら、上記ドット重ね柱を用いる方法においては、ラビング工程の際に剥がれる可能性があり、セルギャップが均一に維持されない等の問題があった。なお、本発明に関する先行技術は、発見されていない。

以上のことから、ラビング工程の際の柱剥れを防止することができるカラーフィルタの提供が望まれている。

本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤、緑、および青の３種の矩形状の画素部がデルタ配列で配置された着色層とを有し、上記デルタ配列は、上記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第１の配列と、前記第１の配列に隣接して配置され、上記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第２の配列とを有し、上記第１の配列と上記第２の配列とが交互に配置されてなるものであり、隣接する上記第１の配列と上記第２の配列とは、同一色が重複しないように、かつ所定の幅の重複部分を設けて交互に配置されてなることを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明によれば、デルタ配列させた矩形状の各画素部を重複させることから、各画素部の重複部分が安定する。したがって、本発明のカラーフィルタにおいては、各画素部の重複部分の位置がずれにくく、かつ、剥れにくい。その結果、各画素部の重複部分を柱状スペーサとして用いることにより、ラビング工程における柱剥れを防止することができる。また、各画素部の重複部分の幅を容易に制御できることから、デルタ配列させた各画素部の重複部分をブラックマトリクスおよび柱状スペーサとして用いることにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの幅を高精度に制御することができる。さらに、各画素部の重複部分を増減させることにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの数を制御することができる。

本発明においてはまた、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤、緑、および青の３種のストライプ状の画素部がストライプ配列で配置された着色層とを有し、上記３種のストライプ状の画素部の一方の側部には、それぞれ同一のピッチで設けられた凸部が形成されており、上記ストライプ配列は、上記３種のストライプ状の画素部を、その側部が隣接し、かつ所定の幅の重複部分を有するように順次配列して配置され、さらに上記凸部が同一側に配置され、かつ同一直線状に並ぶように配置されてなり、上記凸部は、上記ストライプ配列で、隣接する画素部の反対側の側部に設けられた重複部分まで延びる長さを有することを特徴とするカラーフィルタを提供する。

本発明によれば、ストライプ配列させたストライプ状の各画素部を重複させることから、各画素部の重複部分が安定する。したがって、本発明のカラーフィルタにおいては、各画素部の重複部分の位置がずれにくく、かつ、剥れにくい。その結果、各画素部の重複部分を柱状スペーサとして用いることにより、ラビング工程における柱剥れを防止することができる。また、各画素部の重複部分の幅を容易に制御できることから、ストライプ配列させた各画素部の重複部分をブラックマトリクスおよび柱状スペーサとして用いることにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの幅を高精度に制御することができる。さらに、各画素部の重複部分を増減させることにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの数を制御することができる。

本発明によれば、各画素部の重複部分を柱状スペーサとして用いることにより、ラビング工程における柱剥れを防止することができる。また、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの幅を高精度に制御することができる。さらに、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの数を制御することができる。

本発明は、画素を重ね合わせた柱状スペーサを有するカラーフィルタおよびそれを備えた液晶表示装置に関するものである。以下、本発明のカラーフィルタおよびそれを備えた液晶表示装置について詳しく説明する。

本発明のカラーフィルタは、画素の形状によって２つの実施態様があるが、どちらの実施態様においても画素を重ね合わせた柱状スペーサを有するものである。
以下、それぞれの実施態様ごとに説明する。

Ａ．カラーフィルタの第１実施態様
まず、本発明の第１実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤、緑、および青の３種の矩形状の画素部がデルタ配列で配置された着色層とを有し、上記デルタ配列は、上記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第１の配列と、上記第１の配列に隣接して配置され、上記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第２の配列とを有し、上記第１の配列と上記第２の配列とが交互に配置されてなるものであり、隣接する上記第１の配列と上記第２の配列とは、同一色が重複しないように、かつ所定の幅の重複部分を設けて交互に配置されてなることを特徴とするものである。

以下、本実施態様の構成について、詳しく説明する。

図１は、本発明のカラーフィルタ１０を説明する概略図である。図１（ａ）は本発明のカラーフィルタ１０の概略的平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。

図１（ａ）に示すように、カラーフィルタ１０は、第１の配列１６と第２の配列１７とが所定の幅の重複部分を有するように、交互に配置された構造を有する。第１の配列１６は矩形状を有する複数の画素部１１ａ，１２ａ，１３ａが所定の幅の重複部分を有するように直線状に順次配列された構造を有する。また、第２の配列１７は、矩形状を有する複数の画素部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが所定の幅の重複部分を有するように、直線状に順次配列された構造を有する。画素部１１ａ、１１ｂは赤色に着色されており、画素部１２ａ，１２ｂは緑色に着色されており、画素部１３ａ，１３ｂは青色に着色されている。各画素部は、デルタ配列で配置され、同色の画素部が隣接しないように配置されている。

図１（ｂ）に示すように、第１の配列１６においては、透明基板１上に画素部１１ａの一側辺部上に画素部１２ａの他側辺部が重複し、画素部１２ａの一側辺部上に画素部１３ａの他側辺部が重複し、画素部１１ａの他側辺部上に画素部１３ａの一側辺部が重複する。それにより、隣接する画素部同士の境界部には、画素部が２層ずつ重複する２層重複部１４が形成される。第２の配列１７も、同様の構成を有する。これらの２層重複部１４は、ブラックマトリクスとして用いられる。

図１（ｃ）に示すように、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面は、第１の配列１６の底辺部と第２の配列１７の上辺部とが重複する部分における断面である。第１の配列１６と第２の配列１７との重複部分においては、画素部１１ａ底辺部上に画素部１２ａの底辺部および画素部１２ｂ，１３ｂの上辺部が部分的に重複し、画素部１１ｂの上辺部上に画素部１２ａ，１３ａの底辺部および画素部１２ｂの上辺部が部分的に重複する。また、画素部１２ｂ，１３ｂが形成する２層重複部１４が画素部１１ａ底辺部上に重複する部分および画素部１２ａ，１３ａが形成する２層重複部１４が画素部１１ｂ上辺部上に重複する部分が３層重複部１５を形成する。

さらに、画素部１２ａの底辺部および画素部１２ｂの上辺部のそれぞれに、画素部１３ａの底辺部および画素部１３ｂの上辺部が部分的に重複する。また、画素部１１ａ，１２ａが形成する２層重複部１４上に画素部１３ｂの上辺部が重複する部分および画素部１１ｂ，１２ｂが形成する２層重複部１４上に画素部１３ａの底辺部が重複する部分が３層重複部１５を形成する。さらに、画素部１１ａ，１３ａの底辺部および画素部１２ｂの上辺部が重複する部分と画素部１２ａの底辺部および画素部１１ｂ，１３ｂの上辺部が重複する部分とが３層重複部１５を形成する。これらの３層重複部１５は、柱状スペーサおよびブラックマトリクスとして用いられる。

また、第１の配列１６の底辺部と第２の配列１７の上辺部とが重複する部分において、３層重複部１５以外の部分は、いずれか２つの画素部が重複することから２層重複部１４を形成する。これらの２層重複部１４は、ブラックマトリクスとして用いられる。

なお、第１の配列１６の上辺部および第２の配列１７の底辺部が重複する部分も同様に複数の３層重複部１５および２層重複部１４を形成し、柱状スペーサおよびブラックマトリクスとして用いられる。以上のことから、第１の配列１６と第２の配列１７とが重複する部分は、柱状スペーサおよびブラックマトリクスとして用いられる。

以上のように、デルタ配列させた矩形状の各画素部の重なりを利用してブラックマトリクスおよび柱状スペーサを形成することから、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサが安定する。したがって、本発明のカラーフィルタにおいては、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの位置がずれにくく、かつ、剥れにくい。また、各画素部の重なりの幅を制御することにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの幅を高精度に制御することができる。さらに、画素部の重なり部分を増減させることにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの数を制御することができる。

なお、画素部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの着色は上記に限られず、赤、緑および青のいずれかの着色を有すればよい。ただし、画素部１１ａ，１１ｂは同着色を有し、画素部１２ａ，１２ｂは同着色を有し、画素部１３ａ，１３ｂは同着色を有し、必ず赤、緑および青の３色となる。

次に、本発明のカラーフィルタ１０の製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタ１０は、通常のカラーフィルタの製造方法と同様に、パターニング工程および現像工程を繰り返すことによって製造することができる。具体的には、画素部１１ａ，１１ｂをパターニングおよび現像により形成し、その後に画素部１２ａ，１２ｂをパターニングおよび現像により形成し、最後に画素部１３ａ，１３ｂをパターニングおよび現像により形成することにより、カラーフィルタ１０が形成される。

Ｂ．カラーフィルタの第２実施態様
続いて、本発明の第２実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの第２実施態は、透明基板と、上記透明基板上に形成された赤、緑、および青の３種のストライプ状の画素部がストライプ配列で配置された着色層とを有し、上記３種のストライプ状の画素部の一方の側部には、それぞれ同一のピッチで設けられた凸部が形成されており、上記ストライプ配列は、上記３種のストライプ状の画素部を、その側部が隣接し、かつ所定の幅の重複部分を有するように順次配列して配置され、さらに上記凸部が同一側に配置され、かつ同一直線状に並ぶように配置されてなり、上記凸部は、上記ストライプ配列で、隣接する画素部の反対側の側部に設けられた重複部分まで延びる長さを有することを特徴とするものである。

以下、本実施態様の構成について、詳しく説明する。

図２は、本発明のカラーフィルタ２０を説明する図である。図２（ａ）は本発明のカラーフィルタ２０の概略的平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。

図２（ａ）に示すように、カラーフィルタ２０は、ストライプ状の画素部２１，２２，２３がストライプ配列された構造を有する。画素部２１は赤色に着色されており、画素部２２は緑色に着色されており、画素部２３は青色に着色されている。

画素部２１，２２，２３は、それぞれストライプ部および複数の凸部から構成される。各ストライプ部の一側部には、同一ピッチで複数の凸部が設けられている。画素部２１はストライプ部２１ａおよび凸部２１ｂから構成され、画素部２２はストライプ部２２ａおよび凸部２２ｂから構成され、画素部２３はストライプ部２３ａおよび凸部２３ｂから構成される。

図２（ｂ）に示すように、透明基板１ａ上のストライプ部２１ａの他側部上にストライプ部２２ａの一側部が重複し、ストライプ部２２ａの他側部上にストライプ部２３ａの一側部が重複する。それにより、隣接するストライプ部同士の境界部には、ストライプ部が２層ずつ重複する２層重複部２４が形成される。これらの２層重複部２４は、ブラックマトリクスとして用いられる。

図２（ｃ）に示すように、図２（ａ）のＤ−Ｄ’線断面は、凸部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを含む断面を示す。凸部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、同一直線状に並ぶように配置される。

ストライプ部２１ａ上には凸部２２ｂおよびストライプ部２２ａの一部が重複する。凸部２２ｂは、ストライプ部２１ａの他側部にわたって重複する。ストライプ部２２ａ上には凸部２３ｂおよびストライプ部２３ａの一部が重複する。凸部２３ｂは、ストライプ部２２ａの他側部にわたって重複する。凸部２１ｂ上にはストライプ部２２ａの一部とストライプ部２３ａの一部とが重複する。

ストライプ部２１ａおよびストライプ部２３ａが重複する部分と、ストライプ部２１ａおよび凸部２２ｂが重複する部分と、凸部２１ｂおよびストライプ部２２ａが重複する部分とが２層重複部２４を形成し、ブラックマトリクスとして用いられる。

また、ストライプ部２１ａおよびストライプ部２２ａが重複する部分に凸部２３ｂが重複する部分と、ストライプ部２１ａおよび凸部２２ｂが重複する部分にストライプ部２３ａが重複する部分と、凸部２１ｂおよびストライプ部２２ａが重複する部分にストライプ部２３ａが重複する部分とが３層重複部２５を形成する。これらの３層重複部２５が柱状スペーサとして用いられる。

以上のように、ストライプ配列させたストライプ状の各画素部の重なりを利用してブラックマトリクスおよび柱状スペーサを形成することから、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサが安定する。したがって、本発明のカラーフィルタにおいては、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの位置がずれにくく、かつ、剥れにくい。また、各画素部の重なりの幅を制御することにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの幅を高精度に制御することができる。さらに、画素部の重なり部分を増減させることにより、ブラックマトリクスおよび柱状スペーサの数を制御することができる。

なお、画素部２１，２２，２３の着色は上記に限られず、赤、緑および青のいずれか１の着色を有し、赤、緑および青の３色となればよい

次に、本発明のカラーフィルタ２０の製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタ２０は、通常のカラーフィルタの製造方法と同様に、パターニング工程および現像工程を繰り返すことによって製造することができる。具体的には、画素部２１をパターニングおよび現像により形成し、その後に画素部２２をパターニングおよび現像により形成し、最後に画素部２３をパターニングおよび現像により形成することにより、カラーフィルタ２０が形成される。

Ｃ．液晶表示装置
次に、本発明の液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は、第１実施態様または第２実施態様のカラーフィルタを含むことを特徴とするものである。以下、本発明の液晶表示装置について詳しく説明する。

図３は、本発明の液晶表示装置１００の概略的断面図である。図３に示すように、本発明の液晶表示装置１００は、基板１０１，１０２を有し、その間に液晶１０７が充填されている。基板１０１上には、透明電極１０３が形成され、透明電極１０３上には配向制御膜１０５が形成されている。また、基板１０２上には、図１に示されるカラーフィルタ１０（画素部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ）または図２に示されるカラーフィルタ２０（画素部２１，２２，２３）が形成されている。カラーフィルタ１０または２０上には透明電極１０４が形成され、透明電極１０４上には配向制御膜１０６が形成されている。

本発明の液晶表示装置１００においては、３層重複部１５または３層重複部２５がスペーサとして用いられ、セルギャップを一定に維持する。したがって、スペーサを独立して設ける必要がなく、製造工程の短縮化およびコスト削減を図ることができる。

本発明のカラーフィルタを説明する概略図である。 本発明のカラーフィルタを説明する概略図である。 本発明の液晶表示装置の概略的断面図である。

符号の説明

１０，２０…カラーフィルタ
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，２１，２２，２３…画素部
１４，２４…２層重複部
１５，２５…３層重複部
１６…第１の配列
１７…第２の配列
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…ストライプ部
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ…凸部

Claims (3)

1. 透明基板と、前記透明基板上に形成された赤、緑、および青の３種の矩形状の画素部がデルタ配列で配置された着色層とを有し、
   前記デルタ配列は、前記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第１の配列と、前記第１の配列に隣接して配置され、前記３種の画素部を所定の幅の重複部分を設けて直線状に順次配列してなる第２の配列とを有し、前記第１の配列と前記第２の配列とが交互に配置されてなるものであり、
   隣接する前記第１の配列と前記第２の配列とは、同一色が重複しないように、かつ所定の幅の重複部分を設けて交互に配置されてなることを特徴とするカラーフィルタ。
2. 透明基板と、前記透明基板上に形成された赤、緑、および青の３種のストライプ状の画素部がストライプ配列で配置された着色層とを有し、
   前記３種のストライプ状の画素部の一方の側部には、それぞれ同一のピッチで設けられた凸部が形成されており、
   前記ストライプ配列は、前記３種のストライプ状の画素部を、その側部が隣接し、かつ所定の幅の重複部分を有するように順次配列して配置され、さらに前記凸部が同一側に配置され、かつ同一直線状に並ぶように配置されてなり、
   前記凸部は、前記ストライプ配列で、隣接する画素部の反対側の側部に設けられた重複部分まで延びる長さを有することを特徴とするカラーフィルタ。
3. 請求項１または請求項２に記載のカラーフィルタを含むことを特徴とする液晶表示装置。
   
   

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