JP2006235057A - Liquid crystal display element - Google Patents

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JP2006235057A JP2005047120A JP2005047120A JP2006235057A JP 2006235057 A JP2006235057 A JP 2006235057A JP 2005047120 A JP2005047120 A JP 2005047120A JP 2005047120 A JP2005047120 A JP 2005047120A JP 2006235057 A JP2006235057 A JP 2006235057A
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Inventor
Jiro Izumi
治朗 泉
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Casio Computer Co Ltd
Kofu Casio Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
Kofu Casio Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element with which occurrence of malfunctions such as defective alignment of liquid crystal molecules and disconnection of an electrode, caused by an elevation change due to thickness of a black mask are suppressed, and which is suitable for downsizing and thickness reduction. <P>SOLUTION: On respective mutually opposing inside surfaces of glass substrates 1, 2 placed opposite to each other, a first black mask 4 and a second black mask 8 are arranged by making respective openings 4a, 8a respectively provided on the black masks consistent with each other. Stripe filters 5R, 5G, 5B of respective colors of red, green, blue are arranged on the opening 4a of the first black mask 4 so as to cover it, and a scanning electrode 6 and an alignment layer 7 are laminated thereon. A signal electrode 9 is arranged on the opening 8a of the second black mask 8 so as to cover it, and an alignment layer 10 is attached thereto. On surfaces of the respective alignment layers 7, 10, elevation changes G1, G3 are produced, which are reduced in heights owing to division of the black mask into the first black mask 4 and the second black mask 8. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画素間にブラックマスクを配設した液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display element in which a black mask is provided between pixels.

対向する一対の基板に液晶を封入し、光の透過を制御する複数の画素を配設した液晶表示素子においては、通常、画素間に光の透過を遮断するためのブラックマスクが配設されている。従って、前記対向する基板の内面には、画素の領域とその周囲の非画素の領域との境界部近傍に、そのブラックマスクの厚さに起因する段差が形成される。   In a liquid crystal display element in which liquid crystal is sealed in a pair of opposed substrates and a plurality of pixels for controlling light transmission are disposed, a black mask for blocking light transmission is usually disposed between the pixels. Yes. Therefore, a step due to the thickness of the black mask is formed on the inner surface of the opposing substrate in the vicinity of the boundary between the pixel region and the surrounding non-pixel region.

上述のブラックマスクの厚さに起因する基板内面の段差は、表示ムラの原因となる液晶分子の配向不良や電極の断線等の不具合を引き起こす原因となる。それら不具合の発生を防止するため、従来は、特許文献1に示されるように、ブラックマスク上に平坦化膜を積層し、ブラックマスクに起因する段差を吸収して電極が形成される表面や液晶が接触する配向膜表面を平坦化する方法が採用されている。   The step on the inner surface of the substrate due to the thickness of the black mask described above causes problems such as poor alignment of liquid crystal molecules and disconnection of electrodes, which cause display unevenness. In order to prevent the occurrence of such defects, conventionally, as shown in Patent Document 1, a flattening film is laminated on a black mask, and the surface on which an electrode is formed by absorbing a step due to the black mask is formed. A method of flattening the surface of the alignment film that contacts is adopted.

しかるに、上記従来の方法による場合、平坦化膜を形成するための製造工数や材料費が増加し原価アップを招くと共に、液晶表示素子自体の厚さが増し、近年においてユーザーから強く要望されるようになった液晶表示モジュールの小型薄型化を促進する上で不利となる。   However, in the case of the above conventional method, the number of manufacturing steps and material costs for forming the flattening film increase, leading to an increase in cost, and the thickness of the liquid crystal display element itself increases. This is disadvantageous in promoting the reduction in size and thickness of the liquid crystal display module.

特に、複雑なパターンのブラックマスクを容易に製造できるために近年よく用いられている樹脂材料からなるブラックマスクの場合、必要とされる遮光機能を得るには金属のブラックマスクに比べて厚みが厚くなり、ブラックマスクに起因する段差も大きく発現するため、その段差を吸収するための平坦化膜の厚さも厚くなる。その結果、液晶表示素子の厚さが増大し、液晶表示モジュールの小型薄型化の促進に対してより一層不利となる。
特開平2000−155336号公報
In particular, in the case of a black mask made of a resin material that is often used in recent years because a black mask having a complicated pattern can be easily manufactured, the thickness is larger than that of a metal black mask in order to obtain a required light shielding function. As a result, the level difference caused by the black mask is greatly expressed, and the thickness of the planarizing film for absorbing the level difference is also increased. As a result, the thickness of the liquid crystal display element increases, which is further disadvantageous for promoting the reduction in size and thickness of the liquid crystal display module.
JP 2000-155336 A

本発明の課題は、ブラックマスクの厚さに起因する基板内面の段差によって引き起こされる液晶分子の配向不良や電極の断線等の不具合の発生が抑制されると共に、搭載する製品の小型薄型化に適した液晶表示素子を提供することである。   The object of the present invention is to suppress the occurrence of defects such as poor alignment of liquid crystal molecules and disconnection of electrodes caused by steps on the inner surface of the substrate due to the thickness of the black mask, and is suitable for reducing the size and thickness of products to be mounted. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display element.

本発明の液晶表示素子は、対向配置された第1の基板と第2の基板間に液晶が挟持され、前記第1と第2の基板間に設けられた遮光部材からなるブラックマスクによって複数の画素部が区画設定されてなり、各画素部毎に光の透過を制御して表示を行う液晶表示素子であって、前記第1の基板の前記第2の基板に対向させた内面上の前記画素部を除いた部分に形成され、前記画素部を除いた部分からの光の透過を制限する第1ブラックマスクと、前記第2の基板の前記第1の基板に対向する内面上に、前記第1ブラックマスクに対応させて設けられ、光の透過を制限する第2ブラックマスクとを備えたことを特徴とするものである。   In the liquid crystal display element of the present invention, a plurality of liquid crystals are sandwiched between a first substrate and a second substrate which are arranged to face each other, and a plurality of black masks made of a light shielding member provided between the first and second substrates. A liquid crystal display element in which a pixel unit is set and performs display by controlling light transmission for each pixel unit, the liquid crystal display element on the inner surface of the first substrate facing the second substrate A first black mask formed in a portion excluding the pixel portion and restricting transmission of light from the portion excluding the pixel portion; and an inner surface of the second substrate facing the first substrate; The second black mask is provided corresponding to the first black mask and restricts the transmission of light.

本発明の液晶表示素子によれば、液晶を挟持する一対の基板のそれぞれの内面に、ブラックマスクを分割して配設したから、ブラックマスクの厚さに起因する段差も分散されて個々の段差の大きさが小さくなり、その結果、段差による配向不良等の不具合の発生を抑制して、液晶表示素子を小型薄型化することができる。   According to the liquid crystal display element of the present invention, since the black mask is divided and disposed on the inner surfaces of the pair of substrates sandwiching the liquid crystal, the steps due to the thickness of the black mask are also dispersed and the individual steps. As a result, the occurrence of defects such as poor alignment due to a step is suppressed, and the liquid crystal display element can be reduced in size and thickness.

本発明は、第1ブラックマスクが形成されている基板の画素部に対応するエリアに特定の波長光を選択透過させるカラーフィルタを配設した液晶表示素子に好適であり、この場合、カラーフィルタとブラックマスクとの間に隙間を発生させないようにカラーフィルタ端部をブラックマスクに重畳させても、これらの境界部に発生する段差の大きさがブラックマスクを対向基板側に分割配置した分だけ小さくなり、その結果、光漏れが無く且つ配向不良の発生が抑制されて高度な品質のカラー表示が得られるとともに、搭載製品の薄型化に適したカラー液晶表示素子を提供できる。   The present invention is suitable for a liquid crystal display element in which a color filter that selectively transmits light of a specific wavelength is disposed in an area corresponding to a pixel portion of a substrate on which a first black mask is formed. Even if the edge of the color filter is superimposed on the black mask so that no gap is generated between the black mask and the black mask, the size of the step generated at the boundary is reduced by the amount of the black mask divided on the counter substrate side. As a result, it is possible to provide a color liquid crystal display element suitable for reducing the thickness of the mounted product as well as providing high-quality color display without light leakage and suppressing occurrence of alignment defects.

また、本発明は、第1及び第2ブラックマスクが樹脂材料中に黒色の色剤が混合されてなる樹脂ブラックマスクである液晶表示素子に好適であり、この場合、樹脂ブラックマスクは金属のブラックマスクに比べて厚さが大きくなるものであるが、両基板に分割配置することにより個々のブラックマスクに起因する段差は小さくなり、その結果、ブラックマスクの厚さに起因する段差による液晶分子の配向不良の発生を顕著に抑制することができる。   In addition, the present invention is suitable for a liquid crystal display element in which the first and second black masks are resin black masks in which a black colorant is mixed in a resin material. In this case, the resin black mask is a metal black. Although the thickness is larger than that of the mask, the steps due to the individual black masks are reduced by dividing the arrangement on both substrates, and as a result, the liquid crystal molecules due to the steps due to the thickness of the black mask are reduced. The occurrence of orientation failure can be significantly suppressed.

さらに、上述のカラーフィルタ及び樹脂ブラックマスクが配設される液晶表示素子においては、カラーフィルタが設けられる基板側の第1ブラックマスクの層厚をT1、前記第2ブラックマスクの層厚をT2としたとき、層厚T1と層厚T2の比は、
1≦T2/T1≦5
の範囲にあることが好ましく、これにより、ブラックマスクの厚さを起因としてカラーフィルタとブラックマスクとの境界部近傍に発生する段差の大きさが抑制され液晶封入間隙の均一化が促進されると共に、ブラックマスクによる遮光効果も充分に得られる。
Further, in the liquid crystal display element provided with the above-described color filter and resin black mask, the layer thickness of the first black mask on the substrate side where the color filter is provided is T1, and the layer thickness of the second black mask is T2. The ratio of layer thickness T1 to layer thickness T2 is
1 ≦ T2 / T1 ≦ 5
In this range, the step size generated in the vicinity of the boundary between the color filter and the black mask due to the thickness of the black mask is suppressed, and the uniformization of the liquid crystal sealing gap is promoted. Further, the light shielding effect by the black mask can be sufficiently obtained.

図1は本発明の実施形態としての液晶表示素子を示す平面図で、図2はその液晶表示素子をII−II線で切断して示す模式的部分断面図である。なお、図2では、説明の都合上、ブラックマスクやスペーサ等の部材が実際のものよりも強調して大きく図示されている。   FIG. 1 is a plan view showing a liquid crystal display element as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view showing the liquid crystal display element taken along line II-II. In FIG. 2, for convenience of explanation, members such as a black mask and a spacer are shown larger than the actual ones.

本実施形態の液晶表示素子は、単純マトリクス型液晶表示素子であり、図1に示されるように、互いに対向する基板の内面のうちの一方に形成された走査電極と、他方の内面に形成された信号電極およびが対向する領域のうち、遮光部材からなるブラックマスクの開口部に対応する領域によって複数の画素pが区画設定され、これらの複数の画素pがマトリックス状に配置されている。   The liquid crystal display element of this embodiment is a simple matrix type liquid crystal display element, and as shown in FIG. 1, formed on one of the inner surfaces of the substrates facing each other and on the other inner surface. A plurality of pixels p are defined by a region corresponding to the opening of the black mask made of a light shielding member in the region where the signal electrodes face each other, and the plurality of pixels p are arranged in a matrix.

平面外形が細長い長方形をなす一対のガラス基板1、2が、枠状シール材3により所定の間隙を保ち接合されている。これら一対のガラス基板1、2のうちの一方のガラス基板1の他方のガラス基板2に対向する内面の前記画素部を除いた部分には、光の透過を制限する第1ブラックマスク4が形成されている。第1ブラックマスク4は、前記画素pに対応して光を通過させるための複数の開口4aがマトリックス状に形成されている。   A pair of glass substrates 1 and 2 whose planar outer shape is an elongated rectangle are joined to each other with a frame-shaped sealing material 3 with a predetermined gap. A first black mask 4 for restricting light transmission is formed on a portion of the inner surface of the pair of glass substrates 1 and 2 opposite to the other glass substrate 2 except for the pixel portion. Has been. In the first black mask 4, a plurality of openings 4a for allowing light to pass through corresponding to the pixels p are formed in a matrix.

第1ブラックマスク4は、例えばアクリル系感光ポリマやポリイミド系感光ポリマ等のフォトレジスト材料に黒色顔料を混合して調製された黒色樹脂ペーストを材料として用い、フォトリソグラフィーにより上述の複数の開口4aを備えたパターンに形成されている。このように、第1ブラックマスク4をフォトリソグラフィーにより形成することにより、印刷法等の他の方法で形成する場合に比べ、設定された画素構成に対し複数の開口4aがより正確に対応したブラックマスク4を容易に形成することができる。   The first black mask 4 uses, as a material, a black resin paste prepared by mixing a black pigment in a photoresist material such as an acrylic photosensitive polymer or a polyimide photosensitive polymer, and the plurality of openings 4a are formed by photolithography. It is formed in the provided pattern. Thus, by forming the first black mask 4 by photolithography, a black in which the plurality of openings 4a correspond more accurately to the set pixel configuration than when formed by other methods such as a printing method. The mask 4 can be easily formed.

ここで、この第1ブラックマスク4の膜厚T1は、後述するカラーフィルタや対向側の第2ブラックマスクの各膜厚との相互の関係に基づいて最適に設定されるべきものであって、0.2μm〜0.6μm程度が好ましく、本実施形態では、0.3μmに設定されている。   Here, the film thickness T1 of the first black mask 4 should be optimally set based on the mutual relationship with the film thicknesses of the color filter described later and the second black mask on the opposite side, It is preferably about 0.2 μm to 0.6 μm, and is set to 0.3 μm in this embodiment.

前記第1の基板の内面の、第1ブラックマスク4の各開口4aに対応する領域には、特定の波長の成分光を選択的に透過させるカラーフィルタ5がそれぞれ被着されている。本実施形態のカラーフィルタ5は、開口4aの各列(紙面垂直方向)に沿って、赤、緑、青の各波長光を透過させる3種類のストライプフィルタ5R、5G、5Bが順次配置されてなる。各ストライプフィルタ5R、5G、5Bは、その幅が各開口4aの幅よりも適長大きく形成され、各開口4aを被覆し且つ幅方向両端部を第1ブラックマスク4の対応する開口縁部に重畳させた状態で、被着されている。これにより、第1ブラックマスク4の各開口4aと各ストライプフィルタ5R、5G、5Bとの間に光漏れの原因となる隙間を生じさせる不具合が、確実に解消される。   Color filters 5 that selectively transmit component light of a specific wavelength are respectively deposited on the inner surface of the first substrate corresponding to the openings 4 a of the first black mask 4. In the color filter 5 of the present embodiment, three types of stripe filters 5R, 5G, and 5B that transmit light of each wavelength of red, green, and blue are sequentially arranged along each row of openings 4a (perpendicular to the paper surface). Become. Each stripe filter 5R, 5G, and 5B is formed to have an appropriate width larger than the width of each opening 4a, covers each opening 4a, and has both ends in the width direction as corresponding opening edges of the first black mask 4. It is attached in a superposed state. This reliably eliminates the problem of causing gaps that cause light leakage between the openings 4a of the first black mask 4 and the stripe filters 5R, 5G, and 5B.

赤、緑、青の各ストライプフィルタ5R、5G、5Bは、それぞれ、高分子樹脂中に赤、緑、青の各顔料を分散混合してなる感光性樹脂材料を用いて、フォトリソグラフィー法により上述の所定位置に正確に被着形成されている。この場合の各ストライプフィルタ5R、5G、5Bの膜厚は、約1.2μmに設定されている。   Each of the red, green, and blue stripe filters 5R, 5G, and 5B is described above by a photolithography method using a photosensitive resin material obtained by dispersing and mixing red, green, and blue pigments in a polymer resin. Are precisely formed at predetermined positions. In this case, the thickness of each stripe filter 5R, 5G, 5B is set to about 1.2 μm.

第1のガラス基板1の第1ブラックマスク4とカラーフィルタ5とが設置された表面は、カラーフィルタ5及び第1ブラックマスク4のそれぞれの厚さに応じた各段差が形成された表面であり、この表面には、複数の走査電極6が、ストライプフィルタ5R、5G、5Bに直交する方向に平行に延在させて設置されている。なお、第1ブラックマスク4とカラーフィルタ5とが設置された表面には、図示されてはいないが、樹脂材料からなるカラーフィルタ5の有機物成分の溶出等を防止するために透明保護膜を被着しても良い。   The surface of the first glass substrate 1 on which the first black mask 4 and the color filter 5 are installed is a surface on which steps corresponding to the thicknesses of the color filter 5 and the first black mask 4 are formed. On this surface, a plurality of scanning electrodes 6 are disposed so as to extend in parallel to a direction orthogonal to the stripe filters 5R, 5G, and 5B. Although not shown, the surface on which the first black mask 4 and the color filter 5 are installed is covered with a transparent protective film to prevent elution of organic components of the color filter 5 made of a resin material. You may wear it.

走査電極6は、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電材料を用いて、フォトリソグラフィー法により所定のパターンに正確に形成されている。この場合、ITO等からなる走査電極6は、0.03〜0.06μm程度の薄い膜厚で、カラーフィルタ5及び第1ブラックマスク4のそれぞれの厚さに応じた各段差が形成されている表面に追随させて被着形成されている。   The scanning electrode 6 is accurately formed in a predetermined pattern by a photolithography method using a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide). In this case, the scanning electrode 6 made of ITO or the like has a thin film thickness of about 0.03 to 0.06 μm and is formed with respective steps corresponding to the thicknesses of the color filter 5 and the first black mask 4. It is formed so as to follow the surface.

そして、露出している走査電極6、カラーフィルタ5及びブラックマスク4の各表面を覆って、液晶分子の配向を規制するための配向膜7が、均一な膜厚で一様に被着形成されている。この配向膜7の表面には、第1ブラックマスク4の膜厚に応じた段差G1及びカラーフィルタ5の膜厚に応じた段差G2が生じている。   An alignment film 7 for covering the exposed surfaces of the scanning electrode 6, the color filter 5 and the black mask 4 to regulate the alignment of liquid crystal molecules is uniformly deposited with a uniform film thickness. ing. On the surface of the alignment film 7, a step G1 corresponding to the thickness of the first black mask 4 and a step G2 corresponding to the thickness of the color filter 5 are generated.

一方、対向側ガラス基板2の内面には、第2ブラックマスク8が形成されている。この第2ブラックマスク8には、ガラス基板1側の第1ブラックマスク4に形成されている開口4aに対応させて、開口8aがマトリックス状に形成されている。この開口8aは、対応する前記開口4aよりも全縁辺にわたり幅dだけ拡大した大きさに形成されている。この拡大幅dは、カラーフィルタ5を第1ブラックマスク4に重畳させた重複幅sよりも小さく設定されることが好ましい。このように、第2ブラックマスク8の開口8aを第1ブラックマスク4の開口4aよりも幅dだけ拡大することにより、ガラス基板1とガラス基板2を接合する際の拡大幅d以内の位置ズレを吸収でき、画素p(図1参照)の開口4aと等しい所期の面積が安定して確保される。   On the other hand, a second black mask 8 is formed on the inner surface of the opposite glass substrate 2. In the second black mask 8, openings 8a are formed in a matrix so as to correspond to the openings 4a formed in the first black mask 4 on the glass substrate 1 side. The opening 8a is formed in a size that is larger than the corresponding opening 4a by a width d over the entire edge. The enlarged width d is preferably set smaller than the overlapping width s obtained by superimposing the color filter 5 on the first black mask 4. As described above, the opening 8a of the second black mask 8 is enlarged by the width d more than the opening 4a of the first black mask 4, so that the positional deviation within the enlarged width d when the glass substrate 1 and the glass substrate 2 are joined together. And an expected area equal to the opening 4a of the pixel p (see FIG. 1) is stably secured.

この第2ブラックマスク8も、第1ブラックマスク4と同様に、黒色樹脂ペーストを材料として、フォトリソグラフィーにより形成されている。この第2ブラックマスク8の膜厚T2は、0.8μm〜1.0μm程度が好ましく、本実施形態では、0.9μmに設定されている。   Similarly to the first black mask 4, the second black mask 8 is also formed by photolithography using a black resin paste as a material. The film thickness T2 of the second black mask 8 is preferably about 0.8 μm to 1.0 μm, and is set to 0.9 μm in this embodiment.

ここで、第1ブラックマスク4の膜厚T1と第2ブラックマスク8の膜厚T2の和(T1+T2)は、液晶表示素子として必要とされる遮光効果を確保するために最低限必要な大きさでの例えば1.0μm〜2.0μm程度で、この範囲内でも、液晶封入間隙(ギャップ)の均一化を図るためには、カラーフィルタ5の膜厚の本実施形態では1.2μmに略等しく設定されることが好ましい。   Here, the sum (T1 + T2) of the film thickness T1 of the first black mask 4 and the film thickness T2 of the second black mask 8 is the minimum necessary size to ensure the light shielding effect required for the liquid crystal display element. In this embodiment, the thickness of the color filter 5 is substantially equal to 1.2 μm in order to make the liquid crystal sealing gap (gap) uniform even within this range, for example, about 1.0 μm to 2.0 μm. It is preferably set.

そして、その好適範囲内において、各膜厚T1、T2の比(T2/T1)は、
1≦(T2/T1)≦5
で、その内でも、
2≦(T2/T1)≦4
に設定されることが好ましい。これは、カラーフィルタ5の第1ブラックマスク4への乗り上げ段差を小さく抑えるためには、第1ブラックマスク4の膜厚T1は可及的に薄いことが好ましいが、過度に薄くすると光漏れが発生して色純度の低下等の表示品質の低下を招く虞があるからである。
And within the preferred range, the ratio of each film thickness T1, T2 (T2 / T1) is:
1 ≦ (T2 / T1) ≦ 5
Even in that,
2 ≦ (T2 / T1) ≦ 4
It is preferable to set to. This is because the film thickness T1 of the first black mask 4 is preferably as thin as possible in order to keep the step height of the color filter 5 on the first black mask 4 small, but if it is too thin, light leakage will occur. This is because there is a possibility that the display quality may be deteriorated due to the occurrence of color purity.

第2ブラックマスク8の各開口部8aには、信号電極9が被設されている。本実施形態では、対向側のガラス基板1に設けられているストライプフィルタ5R、5G、5Bに対応させて、複数のストライプ状をなす信号電極9が、ストライプフィルタ5R、5G、5Bに平行な方向、つまり走査電極6に直交する方向(紙面垂直方向)へ、互いに平行に延在させて設置されている。この信号電極9も、走査電極6と同様に、ITO等の透明導電材料を用いて、フォトリソグラフィー法により、0.03〜0.06μm程度の薄い膜厚で所定のパターンに正確に形成されている。   A signal electrode 9 is provided in each opening 8 a of the second black mask 8. In this embodiment, a plurality of stripe-shaped signal electrodes 9 corresponding to the stripe filters 5R, 5G, and 5B provided on the opposite glass substrate 1 are parallel to the stripe filters 5R, 5G, and 5B. That is, they are installed so as to extend in parallel to each other in a direction perpendicular to the scanning electrode 6 (perpendicular to the paper surface). Similarly to the scanning electrode 6, the signal electrode 9 is accurately formed in a predetermined pattern with a thin film thickness of about 0.03 to 0.06 μm by a photolithography method using a transparent conductive material such as ITO. Yes.

そして、信号電極9及び第2ブラックマスク8の露出表面を覆って、液晶分子の配向を規制するための配向膜10が、均一な膜厚で一様に被着形成されている。この配向膜10の表面には、第2ブラックマスク8の膜厚T2に起因する段差G3が生じている。なお、信号電極9の膜厚に起因した段差も生じるが、信号電極9の膜厚が薄いため、それによる段差も僅かなものであり、本液晶表示素子の表示品質に影響を及ぼす程のものではない。   An alignment film 10 for covering the exposed surfaces of the signal electrode 9 and the second black mask 8 and for regulating the alignment of liquid crystal molecules is uniformly deposited with a uniform film thickness. On the surface of the alignment film 10, a step G3 due to the film thickness T2 of the second black mask 8 is generated. A step due to the film thickness of the signal electrode 9 also occurs, but since the signal electrode 9 is thin, the resulting step is slight and affects the display quality of the liquid crystal display element. is not.

上述のように構成されたガラス基板1とガラス基板2の各組立体は、スペーサ11を介して枠状シール材3(図1参照)により接合されている。本実施形態においては、図1に示されるように、大きさが異なる一対のガラス基板1、2を使用し、一方の大ガラス基板1の一端部1aを他方の小ガラス基板2の対応する端面よりも所定長突出させて、接合されている。   Each assembly of the glass substrate 1 and the glass substrate 2 configured as described above is joined by a frame-shaped sealing material 3 (see FIG. 1) via a spacer 11. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a pair of glass substrates 1 and 2 having different sizes are used, and one end portion 1 a of one large glass substrate 1 is connected to the corresponding end surface of the other small glass substrate 2. It is made to protrude by a predetermined length and is joined.

この接合作業に際しては、ガラス基板1、2に予め一対づつ設置されている位置基準としてのアライメントマーク12、12及び13、13をカメラ等で画像認識することにより、両ガラス基板1、2を正確且つ容易に位置決めし接合することができる。ここで、ガラス基板1のアライメントマーク12、12は、その対角コーナー部にそれぞれ配設され、ガラス基板2のアライメントマーク13、13は、図示される接合状態が得られるアライメントマーク12、12の各対応位置にそれぞれ配設されている。   In this joining operation, the glass substrates 1 and 2 are accurately recognized by recognizing images of the alignment marks 12, 12 and 13, 13 as position references, which are previously installed in pairs on the glass substrates 1 and 2, with a camera or the like. And it can be positioned and joined easily. Here, the alignment marks 12 and 12 of the glass substrate 1 are respectively arranged at the diagonal corner portions thereof, and the alignment marks 13 and 13 of the glass substrate 2 are the alignment marks 12 and 12 that can obtain the bonding state shown in the figure. It is arranged at each corresponding position.

そして、これらアライメントマーク12、12及び13、13は、各ガラス基板1、2にそれぞれ設けられる第1、第2ブラックマスク4、8と同じ材料で同時に形成されている。すなわち、アライメントマーク12、12及び13、13は、第1、第2ブラックマスク4、8と同じ黒色樹脂ペーストを材料としてフォトリソグラフィーによりそれらと同時に形成される。従って、アライメントマーク12、13は、透明電極材料と同じ材料で同時に形成される場合や、ブラックマスクが一方の基板だけに設けられているために一方だけ黒色である場合に比べて、双方のマーク12、13が黒色で且つ厚さが適度に薄く輪郭がシャープに形成されているためにそれらの視認性が格段に向上し、その結果、ガラス基板1、2の位置合わせをより正確且つ容易に実施することができる。   These alignment marks 12, 12 and 13, 13 are simultaneously formed of the same material as the first and second black masks 4, 8 provided on the glass substrates 1, 2, respectively. That is, the alignment marks 12, 12 and 13, 13 are formed simultaneously by photolithography using the same black resin paste as that of the first and second black masks 4, 8 as a material. Therefore, both the alignment marks 12 and 13 are formed in the same material as the transparent electrode material, or compared with the case where only one is black because the black mask is provided only on one substrate. 12 and 13 are black and the thickness is moderately thin and the outline is sharply formed so that their visibility is remarkably improved. As a result, the alignment of the glass substrates 1 and 2 can be more accurately and easily performed. Can be implemented.

図2に戻って、スペーサ11は、液晶14が封入される両ガラス基板1、2間の間隙の大きさを規制するために用いられるものであり、本実施形態では、スペーサ11として樹脂系粒状スペーサを用い、一方の例えばガラス基板1組立体の配向膜7上にランダムに散布された後、他方のガラス基板2を枠状シール材3で接合することにより、両ガラス基板1、2間に挟持され、その間隙の大きさを所期の範囲内に規制している。   Returning to FIG. 2, the spacer 11 is used to regulate the size of the gap between the glass substrates 1 and 2 in which the liquid crystal 14 is sealed. In this embodiment, the spacer 11 is a resin-based granular material. After the spacers are randomly dispersed on the alignment film 7 of one glass substrate 1 assembly, for example, the other glass substrate 2 is bonded with a frame-shaped sealing material 3 so as to be sandwiched between the glass substrates 1 and 2. The size of the gap is regulated within a predetermined range.

ここで、液晶14が封入される両ガラス基板1、2間の間隙が全液晶封入領域にわたり均一に保持されるためには、スペーサ11が、第1ブラックマスク4の開口4aが設けられている画素エリアApだけでなく、第1ブラックマスク4が存在するそれら画素エリアAp間の非画素エリアAnにも均等に保持されていることが要求される。本実施形態においては、第1、第2ブラックマスク4、8の各厚さの和(T1+T2)をカラーフィルタ5の厚さに略等しくなるように設定することにより、スペーサ11が全液晶封入領域にわたり略均一に保持されている。   Here, the spacer 11 is provided with the opening 4a of the first black mask 4 so that the gap between the glass substrates 1 and 2 on which the liquid crystal 14 is sealed is uniformly maintained over the entire liquid crystal sealing region. Not only the pixel area Ap but also the non-pixel area An between the pixel areas Ap where the first black mask 4 exists is required to be held equally. In this embodiment, by setting the sum (T1 + T2) of the thicknesses of the first and second black masks 4 and 8 to be substantially equal to the thickness of the color filter 5, the spacer 11 is in the all liquid crystal sealing region. It is held almost evenly.

図1に示されるように、ガラス基板1とガラス基板2の各組立体を接合して得られた液晶表示セルにおける両ガラス基板1、2と枠状シール材3とで囲まれた空間内には、枠状シール材3に設けられている液晶注入口3aから、液晶14(図2参照)が例えば真空注入法等により注入され、液晶注入口3aが封止材15により封止されている。   As shown in FIG. 1, in a space surrounded by both glass substrates 1 and 2 and a frame-shaped sealing material 3 in a liquid crystal display cell obtained by joining each assembly of a glass substrate 1 and a glass substrate 2. The liquid crystal 14 (see FIG. 2) is injected from a liquid crystal injection port 3 a provided in the frame-shaped sealing material 3 by, for example, a vacuum injection method or the like, and the liquid crystal injection port 3 a is sealed with a sealing material 15. .

なお、大ガラス基板1の突出部1aには、複数の信号電極9(図2参照)及び走査電極6(図2参照)から引き出された配線(不図示)が所定のパターンに引き回され、それら各配線の接続端子(不図示)がそれぞれ所定の配列で設置されている。   Note that wiring (not shown) drawn from a plurality of signal electrodes 9 (see FIG. 2) and scanning electrodes 6 (see FIG. 2) is routed in a predetermined pattern on the protruding portion 1a of the large glass substrate 1. Connection terminals (not shown) for these wirings are installed in a predetermined arrangement.

上述のように構成された本実施形態の液晶表示素子においては、図2に示されるように、画素エリアApが第1ブラックマスク4の開口4aによって画定されている。この画素エリアAp内には、第1、第2ブラックマスク4、8の膜厚T1、T2に対応して生じた段差G1、G3が存在するが、ブラックマスクが第1と第2のブラックマスク4、8に分割して配設されているために個々の膜厚T1、T2が薄くなり、これに応じて配向膜7、10表面に生じる個々の段差G1、G3もそれぞれ小さくなっている。その結果、段差により引き起こされる液晶分子の配向不良の発生の度合いが顕著に抑制され、液晶分子の配向不良が起因となる表示ムラ等の表示欠陥の発生が抑制された良好な表示品質を安定して得ることができる。   In the liquid crystal display element of the present embodiment configured as described above, the pixel area Ap is defined by the opening 4a of the first black mask 4, as shown in FIG. In this pixel area Ap, there are steps G1 and G3 generated corresponding to the film thicknesses T1 and T2 of the first and second black masks 4 and 8, but the black mask is the first and second black masks. Since the film is divided into 4 and 8, the individual film thicknesses T1 and T2 are reduced, and accordingly, the individual steps G1 and G3 generated on the surfaces of the alignment films 7 and 10 are also reduced. As a result, the occurrence of misalignment of the liquid crystal molecules caused by the step is remarkably suppressed, and the display quality such as display unevenness caused by the misalignment of the liquid crystal molecules is suppressed and the good display quality is stabilized. Can be obtained.

因みに、ブラックマスクを分割せずに一方の基板に配設し、且つ平坦化膜を被設しない場合を本実施形態に対する比較例として示すと、図3のようになる。図3から明らかなように、本比較例においては、ブラックマスク31に対応して生じる段差G4の大きさは、ブラックマスク31が厚肉であるためそれに応じて大きくなる。従って、この大きな段差G4において液晶分子の配向不良が顕著に発生し、その結果、色ムラ等の表示不良を引き起こして表示品質が低下する。   Incidentally, a case where the black mask is arranged on one substrate without being divided and a flattening film is not provided is shown as a comparative example with respect to the present embodiment as shown in FIG. As is apparent from FIG. 3, in this comparative example, the size of the step G4 generated corresponding to the black mask 31 increases correspondingly because the black mask 31 is thick. Therefore, the alignment difference of the liquid crystal molecules is remarkably generated at the large step G4, and as a result, display defects such as color unevenness are caused and display quality is deteriorated.

なお、図2から明らかなように、画素エリアAp以外のエリアつまりブラックマスク4、が配設された非画素エリアAnにおいて発生する段差G2は、カラーフィルタ5の厚さに対応して発生する比較的大きい段差であり、液晶分子の配向不良を発生させる原因となるが、非画素エリアAnであるために、液晶分子の配向不良が発生しても表示品質に悪影響を及ぼすことは略無い。   As is apparent from FIG. 2, the step G 2 occurring in the non-pixel area An where the black mask 4 is provided, other than the pixel area Ap, is a comparison that occurs corresponding to the thickness of the color filter 5. However, since the non-pixel area An, even if the alignment defect of the liquid crystal molecules occurs, the display quality is hardly adversely affected.

以上のように、本実施形態は、液晶を挟持する一対のガラス基板1、2の双方に、ブラックマスクを第1ブラックマスク4と第2ブラックマスク8とにそれぞれ分けて配設したから、個々のブラックマスク4、8の厚さが小さくなり、これに応じて、それらの縁部にカラーフィルタ5や信号電極9を重畳させたために画素エリアAp内に発生する段差G1も小さくなる。その結果、段差G1で引き起こされる液晶分子の配向不良が表示ムラ等の表示不良を発生させない程度に抑制される。また、第1、第2ブラックマスク4、8の縁部にカラーフィルタ5及び信号電極9を重畳させたから、それらの間からの光漏れが確実に阻止されるとともに、第1、第2ブラックマスク4、8に分割することにより個々の遮光効果は低下するものの、それら個々の遮光効果が合わさることにより必要な遮光効果は充分に確保されるから、良好なコントラストの表示が得られる。その結果、本実施形態の液晶表示素子によれば、小型薄型化の促進に不利となる平坦化膜を設けなくても、ブラックマスクの厚さに起因する段差による表示むらの発生やコントラストの低下が解消された良好な表示品質が安定して得られる。   As described above, in the present embodiment, the black mask is divided into the first black mask 4 and the second black mask 8 on both of the pair of glass substrates 1 and 2 holding the liquid crystal. The thickness of the black masks 4 and 8 is reduced, and accordingly, the step G1 generated in the pixel area Ap because the color filter 5 and the signal electrode 9 are superposed on the edge thereof is also reduced. As a result, the alignment failure of the liquid crystal molecules caused by the step G1 is suppressed to the extent that display defects such as display unevenness do not occur. Further, since the color filter 5 and the signal electrode 9 are superimposed on the edge portions of the first and second black masks 4 and 8, light leakage between them is reliably prevented, and the first and second black masks are also prevented. Although the individual light shielding effect is reduced by dividing the image into 4 and 8, the necessary light shielding effect is sufficiently ensured by combining these individual light shielding effects, so that a good contrast display can be obtained. As a result, according to the liquid crystal display element of this embodiment, even if a flattening film that is disadvantageous for promoting the reduction in size and thickness is not provided, display unevenness due to a step due to the thickness of the black mask and reduction in contrast are caused. Good display quality in which is eliminated can be stably obtained.

また、両ガラス基板1、2には、第1、第2ブラックマスク4、8と同じ黒色樹脂材料による視認性に富むアライメントマーク12、13がそれぞれ設けられているから、ブラックマスクをガラス基板1、2に分割したために両ガラス基板1、2の位置合わせに高精度が要求されるそれらの接合作業も、容易に実施することができる。   In addition, since both the glass substrates 1 and 2 are provided with alignment marks 12 and 13 having high visibility made of the same black resin material as the first and second black masks 4 and 8, respectively, the black mask is used as the glass substrate 1. Since the two glass substrates 1 and 2 are divided into two, their joining operations requiring high accuracy for the alignment of the glass substrates 1 and 2 can be easily performed.

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、段差を解消するための平坦化膜を設けない液晶表示素子だけでなく、平坦化膜を設ける液晶表示素子にも有効に適用される。この場合、ブラックマスクを両基板に分割配置することにより平坦化膜の膜厚を可及的に薄くすることができ、ブラックマスクの厚さに起因する段差の発生が略解消されるとともに薄型化が促進された高度な品質の液晶表示素子が得られる。   In addition, this invention is not limited to said embodiment. For example, the present invention is effectively applied not only to a liquid crystal display element not provided with a flattening film for eliminating a step, but also to a liquid crystal display element provided with a flattening film. In this case, the thickness of the flattening film can be reduced as much as possible by dividing the black mask on both substrates, and the occurrence of steps due to the thickness of the black mask is substantially eliminated and the thickness is reduced. A high-quality liquid crystal display element in which is promoted can be obtained.

また、本発明は、上記実施形態のような単純マトリクス型のカラー液晶表示素子に限らず、アクティブマトリックス型液晶表示素子や白黒表示の液晶表示素子等、種々の液晶表示素子に広く適用できる。   The present invention is not limited to the simple matrix type color liquid crystal display element as in the above embodiment, but can be widely applied to various liquid crystal display elements such as an active matrix type liquid crystal display element and a monochrome display liquid crystal display element.

本発明の実施形態としての液晶表示素子を示す平面図である。It is a top view which shows the liquid crystal display element as embodiment of this invention. 上記液晶表示素子を図1のII−II線で切断した部分断面図である。It is the fragmentary sectional view which cut | disconnected the said liquid crystal display element by the II-II line | wire of FIG. 上記実施形態の液晶表示素子に対する比較例としての液晶表示素子を示す図2に対応する部分断面図である。It is a fragmentary sectional view corresponding to FIG. 2 which shows the liquid crystal display element as a comparative example with respect to the liquid crystal display element of the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1のガラス基板
2 第2のガラス基板
3 枠状シール材
4 第1ブラックマスク
5 カラーフィルタ
5R、5G、5B ストライプフィルタ(赤、緑、青)
6 走査電極
7、10 配向膜
8 第2ブラックマスク
9 信号電極
11 スペーサ
12、13 アライメントマーク
14 液晶
15 封止材
31 ブラックマスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st glass substrate 2 2nd glass substrate 3 Frame-shaped sealing material 4 1st black mask 5 Color filter 5R, 5G, 5B Stripe filter (red, green, blue)
6 Scan electrode 7, 10 Alignment film 8 Second black mask 9 Signal electrode 11 Spacer 12, 13 Alignment mark 14 Liquid crystal 15 Sealing material 31 Black mask

Claims (4)

対向配置された第1の基板と第2の基板間に液晶が挟持され、前記第1と第2の基板間に設けられた遮光部材からなるブラックマスクによって複数の画素部が区画設定されてなり、各画素部毎に光の透過を制御して表示を行う液晶表示素子であって、
前記第1の基板の前記第2の基板に対向させた内面上の前記画素部を除いた部分に形成され、前記画素部を除いた部分からの光の透過を制限する第1ブラックマスクと、
前記第2の基板の前記第1の基板に対向する内面上に、前記第1ブラックマスクに対応させて設けられ、光の透過を制限する第2ブラックマスクとを備えたことを特徴とする液晶表示素子。
The liquid crystal is sandwiched between the first substrate and the second substrate which are arranged to face each other, and a plurality of pixel portions are partitioned by a black mask made of a light shielding member provided between the first and second substrates. , A liquid crystal display element that performs display by controlling the transmission of light for each pixel unit,
A first black mask formed in a portion excluding the pixel portion on the inner surface of the first substrate opposed to the second substrate and restricting light transmission from the portion excluding the pixel portion;
A liquid crystal comprising: a second black mask provided on the inner surface of the second substrate facing the first substrate so as to correspond to the first black mask and restricting light transmission. Display element.
前記第1ブラックマスクが形成されている第1の基板の前記画素部に対応するエリアに特定の波長光を選択透過させるカラーフィルタが配設されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。   The color filter that selectively transmits light of a specific wavelength is disposed in an area corresponding to the pixel portion of the first substrate on which the first black mask is formed. Liquid crystal display element. 前記第1及び第2ブラックマスクは、樹脂材料中に黒色の色剤が混合されてなることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 2, wherein the first and second black masks are formed by mixing a black colorant in a resin material. 前記第1ブラックマスクの層厚をT1、前記第2ブラックマスクの層厚をT2としたとき、前記層厚T1と層厚T2の比は、
1≦T2/T1≦5
の範囲であることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示素子。
When the layer thickness of the first black mask is T1, and the layer thickness of the second black mask is T2, the ratio of the layer thickness T1 to the layer thickness T2 is
1 ≦ T2 / T1 ≦ 5
The liquid crystal display element according to claim 3, wherein the liquid crystal display element is in a range of
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