JP4057816B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特にはカラーフィルタ層と周縁遮光層とを備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、一般的に用いられている液晶表示装置は、画素電極が設けられたガラス基板と共通電極が設けられたガラス基板とをそれらの電極が設けられた面が対向するように配置し、これらガラス基板間に液晶層を挟持させた構造を有している。このような液晶表示装置では、通常、カラー表示を可能とするために、それらガラス基板のいずれかの対向面にカラーフィルタ層が設けられている。このカラーフィルタ層は、ガラス基板上に、互いに吸収波長域の異なる複数の着色層を並置した構造を有するものである。
【０００３】
このような液晶表示装置に関しては、カラーフィルタ層を構成する複数の着色層を部分的に重ね合わせ、それらの重ね合わされた部分をスペーサとして利用することが提案されている。この方法によれば、簡略化された製造プロセスで所望の位置にスペーサを設けることができる。したがって、例えば、隣り合う画素電極間の領域のように表示には直接的に寄与していない非画素領域に規則的にスペーサを配列させることができる。
【０００４】
しかしながら、この方法には以下に説明する問題が残されている。すなわち、カラーフィルタ層には高い膜厚均一性を有していることが要求されるため、着色層の材料は良好なレベリング性を実現し得るものでなければならない。換言すれば、着色層は低粘度の材料を用いて形成されている。そのため、複数の着色層を部分的に重ね合わせて積層構造を形成した場合、タレに起因してスペーサの高さにばらつきを生じ、その結果、基板間隔（セルギャップ）の均一性が損なわれることがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタ層を構成する着色層を部分的に重ね合わせて、それらの重ね合わされた部分をスペーサとして利用しながらも、基板間隔の均一性に優れた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面上に並置され且つ互いに吸収波長域が異なる第１乃至第３色領域を備えたカラーフィルタ層と、前記第１及び第２基板間に介在して前記第１及び第２基板間の距離を一定に保つ複数のスペーサと、前記第１基板の前記第２基板との対向面の周縁に設けられた周縁遮光層と、前記第１及び第２基板間に介在した液晶層とを具備し、前記第３色領域は前記第１及び第２色領域よりも後に形成され、前記複数のスペーサのそれぞれは、前記第１及び第２色領域の少なくとも一方を最下層として、前記最下層上に前記第３色領域と材料が同一な中間層と前記周縁遮光層と材料が同一な最上層とを順次積層した構造を有し、前記中間層はいずれも前記第３色領域から離間していることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面上に並置され且つ互いに吸収波長域が異なる第１乃至第３色領域を備えたカラーフィルタ層と、前記第１及び第２基板間に介在して前記第１及び第２基板間の距離を一定に保つ複数のスペーサと、前記第１基板の前記第２基板との対向面の周縁に設けられた周縁遮光層と、前記第１及び第２基板間に介在した液晶層とを具備し、前記複数のスペーサのそれぞれは、前記第１及び第２色領域の少なくとも一方を最下層として、前記最下層上に前記第３色領域と材料が同一な中間層と前記周縁遮光層と材料が同一な最上層とを順次積層した構造を有し、前記中間層と前記第３色領域との間の最短距離は、前記中間層と前記第１色領域との間の最短距離及び前記中間層と前記第２色領域との間の最短距離のいずれよりも長いことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【０００８】
本発明において、第１乃至第３色領域の形成順は、それらの断面構造を観察することにより観察することができる。例えば、第３色領域と１色領域との間の界面が第１基板と第３色領域との間に第１色領域が部分的に介在するように傾斜しており、第３色領域と２色領域との間の界面が第１基板と第３色領域との間に第２色領域が部分的に介在するように傾斜している場合、第３色領域は、第１及び第２色領域を形成した後に形成されたものと判断することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同様の構成部材には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図１に示す液晶表示装置１は、ＴＮ駆動方式のカラー型液晶表示装置であって、アクティブマトリクス基板２と対向基板３とを対向させ、それら基板２，３間に液晶層４を介在させた構造を有している。これら基板２，３間の周縁部には、液晶材料を注入するための注入口（図示せず）を除いて接着剤層２５が設けられており、その注入口は封止剤を用いて封止されている。また、この液晶表示装置１の両面には偏光板５がそれぞれ貼り付けられており、その背面側には図示しない光源が配置されている。
【００１１】
図１に示す液晶表示装置１において、アクティブマトリクス基板２は、ガラス基板のような透明基板６を有している。透明基板６上には配線及びスイッチング素子７が形成されており、その上には、絶縁膜８、画素電極１０、及び配向膜１１が順次積層されている。一方、対向基板３は、ガラス基板のような透明基板１３を有している。透明基板１３上には、カラーフィルタ層１８、周縁遮光層１６、及び柱状スペーサ１７が形成されており、カラーフィルタ層１８上には共通電極２０及び配向膜２１が順次積層されている。
【００１２】
アクティブマトリクス基板２に形成する配線は、透明基板６上で格子状に配列した走査線及び信号線などで構成されている。スイッチング素子７は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とした薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）である。このスイッチング素子７は、走査線及び信号線などの配線並びに画素電極１０と接続されており、それにより、所望の画素電極１０に対して選択的に電圧を印加することが可能とされている。
【００１３】
絶縁膜８は、例えば、感光性樹脂などを用いて形成することができる。絶縁膜８にはコンタクトホールが設けられており、スイッチング素子７と画素電極１０との間の電気的接続は、このコンタクトホールを介して為される。
【００１４】
画素電極１０及び共通電極２０は、ＩＴＯのような透明導電材料で構成されている。電極１０，２０は、例えばスパッタリング法などにより形成することができる。
配向膜１１，２１は、ポリイミドなどの透明樹脂からなる薄膜にラビング処理等の配向処理を施すことにより形成され得る。
【００１５】
周縁遮光層１６は、一般には額縁層などと呼ばれ、画面の周縁部に形成される。周縁遮光層は、例えば、カーボン微粒子のような黒色顔料や黒色染料と感光性樹脂との混合物を用いて形成することができる。
【００１６】
カラーフィルタ層１８は、画素電極１０に対応して設けられた赤色の着色層１５ａと緑色の着色層１５ｂと青色の着色層１５ｃとで構成されている。着色層１５ａ〜１５ｃは、感光性樹脂とそれぞれの色に対応した着色顔料或いは着色染料とを含有する混合物を用いて形成することができる。
【００１７】
着色層１５ａ〜１５ｃ及び遮光層１６は部分的に重ね合わされており、それらの非積層部がカラーフィルタ層１８の赤色領域、緑色領域、及び青色領域（例えば、赤、緑、青のストライプパターン）と周縁遮光層１６を構成し、それらの積層部が柱状スペーサ１７を構成している。
【００１８】
さて、本実施形態では、着色層１５ｃのスペーサ１７の中間層を構成する部分を所定の位置に設けることにより、スペーサ１７の高さのばらつきを抑制している。これについては、図２を参照しながら説明する。
【００１９】
図２（ａ−１）〜（ａ−７），（ｂ−１）〜（ｂ−７），及び（ｃ−１）〜（ｃ−７）は、それぞれ、スペーサの形成方法を概略的に示す断面図である。
【００２０】
図２に示す方法では、スペーサ１７を形成するに当り、まず、図２（ａ−１），（ｂ−１），（ｃ−１）に示すように、基板６上に赤色の着色層１５ａを形成する。この着色層１５ａは、例えば、以下の方法により形成する。すなわち、まず、基板６上に感光性樹脂と赤色の顔料或いは染料とを含有した塗工液を塗布して赤色の連続膜を形成する。このとき、基板６の表面に大きな凹凸はないので、均一な厚さの連続膜が得られる。次に、この連続膜を、カラーフィルタ層１８のストライプ状赤色領域とスペーサ１７の最下層として利用される領域とが残されるようにフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。これにより、図２（ａ−１），（ｂ−１），（ｃ−１）に示す赤色の着色層１５ａが得られる。
【００２１】
次に、図２（ａ−２），（ｂ−２），（ｃ−２）に示すように、基板６の着色層１５ａを形成した面に、感光性樹脂と緑色の顔料或いは染料とを含有した塗工液を塗布して緑色の連続膜１５ｂを形成する。続いて、この連続膜１５ｂを、カラーフィルタ層１８のストライプ状緑色領域が残されるようにフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。これにより、図２（ａ−３），（ｂ−３），（ｃ−３）に示す緑色の着色層１５ｂが得られる。
【００２２】
次いで、図２（ａ−４），（ｂ−４），（ｃ−４）に示すように、基板６の着色層１５ａ，１５ｂを形成した面に、感光性樹脂と青色の顔料或いは染料とを含有した塗工液を塗布して青色の連続膜１５ｃを形成する。さらに、この連続膜１５ｃを、カラーフィルタ層１８のストライプ状青色領域とスペーサ１７の中間層として利用される領域とが残されるようにフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。これにより、図２（ａ−５），（ｂ−５），（ｃ−５）に示す青色の着色層１５ｃが得られる。
【００２３】
その後、図２（ａ−６），（ｂ−６），（ｃ−６）に示すように、基板６の着色層１５ａ〜１５ｃを形成した面に、感光性樹脂と黒色の顔料或いは染料とを含有した塗工液を塗布して黒色の連続膜１６を形成する。さらに、この連続膜１６ｃを、周縁遮光層とスペーサ１７の最上層として利用される領域とが残されるようにフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。これにより、図２（ａ−７），（ｂ−７），（ｃ−７）に示す遮光層１６ｃが得られる。以上のようにして、三層構造のスペーサ１７を得ることができる。
【００２４】
上述した方法では、連続膜１５ｃを形成する際、基板６の表面には着色層１５ａ，１５ｂによる凹凸が存在している。そのため、図２（ａ−４），（ｂ−４），（ｃ−４）に示すように、連続膜１５ｃの着色層１５ａ，１５ｂ上に位置している部分は、基板６上に位置する部分からの張力と重力との作用により、より低い位置へと部分的に移動して薄くなる。
【００２５】
このような作用は、着色層１５ａ，１５ｂが形成する凹部からの距離が近い位置でより大きい。また、連続膜１５ｃの一部が移動することに伴って生じる膜厚のばらつきは、その移動量が大きいほど顕著となる。そのため、連続膜１５ｃの着色層１５ａ，１５ｂ上に位置している部分の膜厚のばらつきは、着色層１５ａ，１５ｂが形成する凹部からの距離が近いほど大きくなる。
【００２６】
したがって、図２（ｂ−５），（ｃ−５）に示すように、着色層１５ａ，１５ｂが形成する凹部に着色層１５ｃのスペーサ１７の中間層として用いられる部分が隣接している場合、その部分の膜厚のばらつきは大きくなる。すなわち、スペーサ１７の高さのばらつきが大きくなる。
【００２７】
これに対し、図２（ａ−５）に示すように、着色層１５ａ，１５ｂが形成する凹部から着色層１５ｃのスペーサ１７の中間層として用いられる部分を離間させた場合、その部分で膜厚が大きくばらつくことはない。すなわち、スペーサ１７の高さのばらつきを十分に小さくすることができ、それゆえ、基板間隔の均一性を向上させることができる。
【００２８】
本実施形態において、着色層１５ｃのスペーサ１７の中間層を構成している部分とカラーフィルタ層１８の色領域を構成している部分との間の最短距離は、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。同様に、本実施形態において、スペーサ１７の中間層と着色層１５ｃのカラーフィルタ層１８の色領域を構成している部分との間の最短距離は、スペーサ１７の中間層と着色層１５ａとの間の最短距離及びスペーサ１７の中間層と着色層１５ｂとの間の最短距離のいずれよりも長いことが好ましい。着色層１５ｃのスペーサ１７の中間層を構成している部分とカラーフィルタ層１８の色領域を構成している部分との間の最短距離が長いほど、より効果的にスペーサ１７の高さのばらつきを抑制することができる。
【００２９】
本実施形態において、スペーサ１７の中間層は、着色層１５ａ，１５ｂの境界上にまたはそれに隣接して設けることが好ましい。この場合、さらに効果的にスペーサ１７の高さのばらつきを抑制することができるのに加え、コントラスト比の観点からも有利である。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図３に示す液晶表示装置１は、カラーフィルタ層１８、周縁遮光層１６、及びスペーサ１７が、対向基板３ではなくアクティブマトリクス基板２に設けられていること以外は、図１に示した液晶表示装置１とほぼ同様の構造を有している。このような構造を採用した場合、図１に示す構造ほど、アクティブマトリクス基板２と対向基板２との間の位置合わせに高い精度を要求されることはない。すなわち、本実施形態によると、第１の実施形態で説明した効果が得られるのに加え、製造プロセスの簡略化や開口率及び歩留まりの向上などが可能となる。
【００３１】
以上説明した第１及び第２の実施形態では、スペーサ１７として柱状スペーサを形成したが、スペーサ１７は他の形状を有していてもよい。例えば、スペーサ１７は壁状であってもよい。
【００３２】
また、第１及び第２の実施形態では、スイッチング素子７を用いた液晶表示装置１について説明したが、単純マトリクス駆動方式を採用してカラー型ドットマトリクス表示を行うこともできる。さらに、上記実施形態では、ＴＮ型の液晶表示装置１について説明したが、表示方式は、ＳＴＮ型、ＧＨ型、ＥＣＢ型、或いは強誘電性液晶を利用したタイプ等であってもよい。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
（実施例１）
図１に示す液晶表示装置１を以下に示す方法により製造した。なお、本実施例では、スペーサ１７は、図２（ａ−１）〜（ａ−７）を参照して説明した方法により形成した。
【００３５】
まず、ガラス基板６上に、通常の方法により、ＴＦＴ７及び配線を形成した。次いで、基板６のＴＦＴ７などを形成した面に紫外線硬化型樹脂を塗布し、得られた塗膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、コンタクトホールが設けられた絶縁膜８を形成した。その後、絶縁膜８上に、スパッタリング法を用いて厚さ１５００ÅのＩＴＯ膜を形成した。これをフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてパターニングすることにより画素電極１０を得た。なお、これら画素電極１０は、それぞれコンタクトホールを介してＴＦＴ７のソース電極と接続されるように形成した。さらに、基板６の画素電極１０を形成した面に、配向膜材料であるＡＬ−３０４６（ＪＳＲ社製）を５００Åの厚さで塗布し、得られた塗膜にラビング処理を施して配向膜１１を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板２を完成した。
【００３６】
上述した方法でアクティブマトリクス基板２を作製する一方で、以下の方法により対向基板３を作製した。すなわち、まず、ガラス基板１３上に、赤色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストＣＲ−２０００（富士フィルムオーリン社製）をスピナー等を用いて塗布した。このようにして形成した塗膜の上方にフォトマスクを配置し、このフォトマスクを介して上記塗膜に露光量が１００ｍＪ／ｃｍ2となるように波長３６５ｎｍの紫外線を照射した。なお、ここで使用したフォトマスクは、赤色の着色層１５ａを形成する部分のみに紫外線が照射されるように形成されたものである。上述した条件で露光を終えた後、１％のＫＯＨ水溶液を用いて上記塗膜を２０秒間現像し、さらに、仮焼成を行うことにより赤色の着色層１５ａを形成した。
【００３７】
次に、緑色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストＣＧ−２０００（富士フィルムオーリン社製）及び青色の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストＣＢ−２０００（富士フィルムオーリン社製）を用いて、赤色の着色層１５ａに関して説明したのと同様の方法により、緑色の着色層１５ｂ及び青色の着色層１５ｃを順次形成し、その後、本焼成を行った。以上のようにしてＲＧＢカラーフィルタ層１８を形成した。なお、ここでは、ＲＧＢカラーフィルタ層１８を構成しているそれぞれの色領域はストライプ状とし、それぞれの幅は６０μｍとした。また、着色層１５ｃの着色層１５ａ上に形成した部分（スペーサ１７の中間層を構成する部分）と着色層１５ｃのカラーフィルタ層１８の色領域を構成している部分との間の最短距離は３０μｍとし、その縦横のサイズは３０μｍ×３０μｍとし、厚さは３μｍとした。
【００３８】
次に、基板１３の着色層１５ａ〜１５ｃを形成した面にスパッタリング法を用いて厚さ１５００ÅのＩＴＯ膜を形成して共通電極２０を得た。その後、基板１３の共通電極２０を形成した面の全面に、感光性アクリル系黒色樹脂ＮＮ７００（ＪＳＲ社製）をスピナーを用いて塗布した。これにより得られた塗膜を９０℃で１０分間乾燥させた後、塗膜の上方にフォトマスクを配置し、このフォトマスクを介して上記塗膜に露光量が３００ｍＪ／ｃｍ2となるように波長３６５ｎｍの紫外線を照射した。上述した条件で露光を終えた後、ｐＨ１１．５のアルカリ水溶液を用いて現像し、さらに、２００℃で６０分間の焼成を行うことにより、スペーサ１７の最上層と周縁遮光層１６とを同時に形成した。なお、遮光層１６のスペーサ１７の最上層を構成する部分の厚さは２μｍとした。また、上述した方法で得られたスペーサ１７のカラーフィルタ層１８からの高さは４．９２±０．２０μｍであった。
【００３９】
以上のようにしてスペーサ１７などを形成した後、基板１３の共通電極２０を形成した面に、配向膜材料であるＡＬ−３０４６（ＪＳＲ社製）を５００Åの厚さで塗布し、得られた塗膜にラビング処理を施して配向膜２１を形成した。以上のようにして、対向基板３を完成した。
【００４０】
次いで、対向基板３の配向膜２１を形成した面の周縁部に接着剤２５を注入口が残されるように印刷した。さらに、アクティブマトリクス基板２から共通電極２０に電圧を印加するための電極転移材（図示せず）を接着剤２５の周辺部の電極転移電極（図示せず）上に形成した。
【００４１】
その後、アクティブマトリクス基板２と対向基板３とを、配向膜１１，２１同士が対向するように及びそれらのラビング方向が直交するように貼り合わせ、さらに加熱して接着剤２５を硬化させることによりセルを形成した。このセル中に液晶材料としてＺＬＩ−４７９２（ＭＥＲＣＫ社製）を通常の方法により注入して液晶層４を形成した。なお、この注入には約２時間を要した。さらに、注入口を紫外線硬化樹脂で封止し、ガラス基板６，１３のそれぞれに偏光板５を貼り付けた。
【００４２】
以上のようにして得られた液晶表示装置１のセルギャップは４．８５±０．２０μｍと非常に良好な値であった。また、上記方法で得られた液晶表示装置１では、セルギャップのばらつきに起因した輝度ムラなども視認されず、高い表示品位を実現することができた。
【００４３】
（実施例２）
図３に示す液晶表示装置１を以下に示す方法により製造した。なお、本実施例でも、スペーサ１７は、図２（ａ−１）〜（ａ−７）を参照して説明した方法により形成した。
【００４４】
まず、ガラス基板６上に、通常の方法により、ＴＦＴ７及び配線を形成した。次いで、基板６のＴＦＴ７などを形成した面に、実施例１で説明したのと同様の方法により、着色層１５ａ〜１５ｃを順次形成した。
【００４５】
次に、基板６の着色層１５ａ〜１５ｃを形成した面に、スパッタリング法を用いて厚さ１５００ÅのＩＴＯ膜を形成した。これをフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてパターニングすることにより画素電極１０を得た。なお、これら画素電極１０は、それぞれコンタクトホールを介してＴＦＴ７のソース電極と接続されるように形成した。その後、実施例１で説明したのと同様の方法により周縁遮光層１６を形成し、さらに、基板６の画素電極１０を形成した面に、配向膜材料であるＡＬ−３０４６（ＪＳＲ社製）を５００Åの厚さで塗布し、得られた塗膜にラビング処理を施して配向膜１１を形成した。以上のようにして、アクティブマトリクス基板２を完成した。なお、各種寸法は、実施例１と同様とした。
【００４６】
上述した方法でアクティブマトリクス基板２を作製する一方で、以下の方法により対向基板を作製した。すなわち、まず、ガラス基板１３上に、スパッタリング法を用いて厚さ１５００ÅのＩＴＯ膜を形成することにより共通電極２０を得た。さらに、基板１３の共通電極２０を形成した面に、配向膜材料であるＡＬ−３０４６（ＪＳＲ社製）を５００Åの厚さで塗布し、得られた塗膜にラビング処理を施して配向膜２１を形成した。以上のようにして、対向基板３を完成した。
【００４７】
次いで、対向基板３の配向膜２１を形成した面の周縁部に接着剤２５を注入口が残されるように印刷した。さらに、アクティブマトリクス基板２から共通電極２０に電圧を印加するための電極転移材（図示せず）を接着剤２５の周辺部の電極転移電極（図示せず）上に形成した。
【００４８】
その後、アクティブマトリクス基板２と対向基板３とを、配向膜１１，２１同士が対向するように及びそれらのラビング方向が直交するように貼り合わせ、さらに加熱して接着剤２５を硬化させることによりセルを形成した。このセル中に液晶材料としてＺＬＩ−４７９２（ＭＥＲＣＫ社製）を通常の方法により注入して液晶層４を形成した。さらに、注入口を紫外線硬化樹脂で封止し、ガラス基板６，１３のそれぞれに偏光板５を貼り付けた。
【００４９】
以上のようにして得られた図３に示す液晶表示装置１のセルギャップは４．８２±０．２５μｍと非常に良好な値であった。また、上記方法で得られた液晶表示装置１では、セルギャップのばらつきに起因した輝度ムラなども視認されず、高い表示品位を実現することができた。
【００５０】
（比較例）
本比較例では、図２（ｂ−１）〜（ｂ−７），（ｃ−１）〜（ｃ−７）を参照して説明した方法によりスペーサ１７を形成したこと以外は実施例１で説明したのと同様の方法により液晶表示装置を作製した。
【００５１】
本比較例でも、アクティブマトリクス基板２と対向基板３とを貼り合せる前にスペーサ１７の高さを測定したところ、スペーサ１７のカラーフィルタ層１８からの高さは４．７８±０．９０μｍであった。また、上記方法で得られた液晶表示装置１のセルギャップは４．６８±０．７０であった。すなわち、上記の実施例１及び２に比べて、スペーサ１７の高さやセルギャップのばらつきが３．５〜４．５倍にまで増大した。さらに、本比較例に係る液晶表示装置１では、セルギャップのばらつきに起因した輝度ムラが視認された。
【００５２】
（実施例３）
着色層１５ｃの着色層１５ａ上に形成した部分（スペーサ１７の中間層を構成する部分）と着色層１５ｃのカラーフィルタ層１８の色領域を構成している部分との間の最短距離を０〜３０μｍの範囲内で変化させて、実施例１で説明したのと同様の方法により図１に示す液晶表示装置１を複数作製した。次に、このようにして得られた液晶表示装置１のそれぞれについて、スペーサ１７のカラーフィルタ層１８からの高さとセルギャップとを測定した。それら結果を以下の表並びに図４及び図５に纏める。なお、下記表において、「スペーサ高さ」は、スペーサ１７のカラーフィルタ層１８からの高さを示している。
【００５３】
【表１】

Figure 0004057816
【００５４】
図４は、スペーサの中間層とカラーフィルタ層１８の色領域との相対位置が、スペーサ１７の高さ及びそのばらつきに与える影響を示すグラフである。図中、横軸は、着色層１５ｃのスペーサ１７の中間層を構成している部分と着色層１５ｃのカラーフィルタ層１８の色領域を構成している部分との間の最短距離を示し、縦軸はスペーサ１７のカラーフィルタ層１８からの高さ（実効的な高さ）及びそのばらつき（３σ）を示している。また、図中、曲線４１，４２はスペーサ１７の実効的な高さ及びそのばらつきに関するデータをそれぞれ示している。
【００５５】
図５は、スペーサの中間層とカラーフィルタ層１８の色領域との相対位置が、液晶表示装置１のセルギャップ及びそのばらつきに与える影響を示すグラフである。図中、横軸は、着色層１５ｃのスペーサ１７の中間層を構成している部分と着色層１５ｃのカラーフィルタ層１８の色領域を構成している部分との間の最短距離を示し、縦軸は液晶表示装置１のセルギャップ及びそのばらつき（３σ）を示している。また、図中、曲線５１，５２はセルギャップ及びそのばらつきに関するデータをそれぞれ示している。
【００５６】
上記表並びに図４及び図５から明らかなように、上記の最短距離を５μｍ以上とすることにより、スペーサの高さやセルギャップのばらつきを低減することができた。また、上記の最短距離を１０μｍ以上とすることにより、スペーサの高さやセルギャップのばらつきを著しく低減することができ、輝度ムラも防止することができた。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、カラーフィルタ層を構成する第１乃至第３色領域のうち第１及び第２色領域よりも後に形成する第３色領域と同一の材料でスペーサの中間層を構成するとともに、スペーサの中間層と第３色領域とを離間させる。このような構造によると、スペーサの中間層の厚さのばらつきを低減することができ、したがって、基板間隔のばらつきを抑制することができる。
すなわち、本発明によると、カラーフィルタ層を構成する着色層を部分的に重ね合わせて、それらの重ね合わされた部分をスペーサとして利用しながらも、基板間隔の均一性に優れた液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】（ａ−１）〜（ａ−７），（ｂ−１）〜（ｂ−７），及び（ｃ−１）〜（ｃ−７）は、それぞれ、スペーサの形成方法を概略的に示す断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。
【図４】スペーサの中間層とカラーフィルタ層の色領域との相対位置が、スペーサの高さ及びそのばらつきに与える影響を示すグラフ。
【図５】スペーサの中間層とカラーフィルタ層の色領域との相対位置が、液晶表示装置のセルギャップ及びそのばらつきに与える影響を示すグラフ。
【符号の説明】
１…液晶表示装置
２…アクティブマトリクス基板
３…対向基板
４…液晶層
５…偏光板
６…透明基板
７…スイッチング素子
８…絶縁膜
１０…画素電極
１１…配向膜
１３…透明基板
１５ａ〜１５ｃ…着色層
１６…周縁遮光層
１７…スペーサ
１８…カラーフィルタ層
２０…共通電極
２１…配向膜
２５…接着剤層
４１，４２，５１，５２…曲線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device including a color filter layer and a peripheral light shielding layer.
[0002]
[Prior art]
Currently, commonly used liquid crystal display devices are arranged such that a glass substrate provided with a pixel electrode and a glass substrate provided with a common electrode are arranged so that the surfaces provided with these electrodes face each other. The liquid crystal layer is sandwiched between glass substrates. In such a liquid crystal display device, in order to enable color display, a color filter layer is usually provided on any facing surface of the glass substrate. This color filter layer has a structure in which a plurality of colored layers having different absorption wavelength ranges are juxtaposed on a glass substrate.
[0003]
With regard to such a liquid crystal display device, it has been proposed that a plurality of colored layers constituting a color filter layer are partially overlapped and the overlapped portions are used as spacers. According to this method, the spacer can be provided at a desired position by a simplified manufacturing process. Therefore, for example, spacers can be regularly arranged in a non-pixel region that does not directly contribute to display, such as a region between adjacent pixel electrodes.
[0004]
However, this method still has the following problems. That is, since the color filter layer is required to have high film thickness uniformity, the material of the colored layer must be capable of realizing good leveling properties. In other words, the colored layer is formed using a low-viscosity material. Therefore, when a laminated structure is formed by partially overlapping a plurality of colored layers, the spacer height varies due to sagging, and as a result, the uniformity of the substrate gap (cell gap) is impaired. was there.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and the colored layers constituting the color filter layer are partially overlapped, and the overlapped portion is used as a spacer, but the substrate spacing is uniform. It aims at providing the liquid crystal display device excellent in property.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first to a second substrate that are arranged in parallel on the opposing surfaces of the first and second substrates facing each other and the second substrate of the first substrate and have different absorption wavelength ranges. A color filter layer having a third color region, a plurality of spacers interposed between the first and second substrates and maintaining a constant distance between the first and second substrates, and the first substrate of the first substrate. And a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates, wherein the third color region is more than the first and second color regions. Each of the plurality of spacers includes at least one of the first and second color regions as a lowermost layer, an intermediate layer made of the same material as the third color region on the lowermost layer, and the peripheral light shielding The intermediate layer has a structure in which a layer and an uppermost layer having the same material are sequentially laminated. Both provide a liquid crystal display device, characterized in that spaced apart from the third color regions.
[0007]
In addition, the present invention includes first and second color regions that are arranged in parallel on opposite surfaces of the first and second substrates facing each other and the second substrate of the first substrate and that have different absorption wavelength ranges. A color filter layer, a plurality of spacers interposed between the first and second substrates and maintaining a constant distance between the first and second substrates, and a surface of the first substrate facing the second substrate And a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates, and each of the plurality of spacers has at least one of the first and second color regions as a maximum. The lower layer has a structure in which an intermediate layer having the same material as that of the third color region, a peripheral light shielding layer, and an uppermost layer having the same material are sequentially stacked on the lowermost layer, and the intermediate layer and the third color. The shortest distance between the areas is the shortest distance between the intermediate layer and the first color area. To provide a liquid crystal display device according to claim longer than any shortest distance between the micro said intermediate layer and said second color region.
[0008]
In the present invention, the order of formation of the first to third color regions can be observed by observing their cross-sectional structures. For example, the interface between the third color region and the one color region is inclined so that the first color region is partially interposed between the first substrate and the third color region, When the interface between the two color regions is inclined such that the second color region is partially interposed between the first substrate and the third color region, the third color region is defined as the first and second color regions. It can be determined that the color region is formed after the color region is formed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same constituent members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0010]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. A liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 is a TN drive type color liquid crystal display device, in which an active matrix substrate 2 and a counter substrate 3 are opposed to each other, and a liquid crystal layer 4 is interposed between the substrates 2 and 3. It has a structure. An adhesive layer 25 is provided at the peripheral edge between the substrates 2 and 3 except for an inlet (not shown) for injecting a liquid crystal material, and the inlet is sealed with a sealant. It has been stopped. Further, polarizing plates 5 are attached to both surfaces of the liquid crystal display device 1, and a light source (not shown) is disposed on the back side thereof.
[0011]
In the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1, the active matrix substrate 2 has a transparent substrate 6 such as a glass substrate. A wiring and a switching element 7 are formed on the transparent substrate 6, and an insulating film 8, a pixel electrode 10, and an alignment film 11 are sequentially stacked thereon. On the other hand, the counter substrate 3 has a transparent substrate 13 such as a glass substrate. A color filter layer 18, a peripheral light shielding layer 16, and columnar spacers 17 are formed on the transparent substrate 13, and a common electrode 20 and an alignment film 21 are sequentially stacked on the color filter layer 18.
[0012]
Wirings formed on the active matrix substrate 2 are configured by scanning lines and signal lines arranged in a lattice pattern on the transparent substrate 6. The switching element 7 is, for example, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using amorphous silicon or polysilicon as a semiconductor layer. The switching element 7 is connected to wirings such as scanning lines and signal lines and the pixel electrode 10, so that a voltage can be selectively applied to a desired pixel electrode 10.
[0013]
The insulating film 8 can be formed using, for example, a photosensitive resin. A contact hole is provided in the insulating film 8, and electrical connection between the switching element 7 and the pixel electrode 10 is made through this contact hole.
[0014]
The pixel electrode 10 and the common electrode 20 are made of a transparent conductive material such as ITO. The electrodes 10 and 20 can be formed by sputtering, for example.
The alignment films 11 and 21 can be formed by subjecting a thin film made of a transparent resin such as polyimide to an alignment process such as a rubbing process.
[0015]
The peripheral light shielding layer 16 is generally called a frame layer or the like, and is formed on the peripheral part of the screen. The peripheral light shielding layer can be formed using, for example, a black pigment such as carbon fine particles or a mixture of a black dye and a photosensitive resin.
[0016]
The color filter layer 18 includes a red colored layer 15a, a green colored layer 15b, and a blue colored layer 15c provided in correspondence with the pixel electrode 10. The colored layers 15a to 15c can be formed using a mixture containing a photosensitive resin and a coloring pigment or coloring dye corresponding to each color.
[0017]
The colored layers 15a to 15c and the light shielding layer 16 are partially overlapped, and the non-laminated portion thereof is a red region, a green region, and a blue region (for example, a red, green, and blue stripe pattern) of the color filter layer 18. And the peripheral light shielding layer 16, and the laminated portion thereof constitutes the columnar spacer 17.
[0018]
Now, in this embodiment, the variation of the height of the spacer 17 is suppressed by providing the portion constituting the intermediate layer of the spacer 17 of the colored layer 15c at a predetermined position. This will be described with reference to FIG.
[0019]
2 (a-1) to (a-7), (b-1) to (b-7), and (c-1) to (c-7) respectively schematically illustrate a method for forming a spacer. It is sectional drawing shown.
[0020]
In the method shown in FIG. 2, in forming the spacer 17, first, as shown in FIGS. 2 (a-1), (b-1), and (c-1), the red colored layer 15a is formed on the substrate 6. Form. The colored layer 15a is formed by the following method, for example. That is, first, a coating solution containing a photosensitive resin and a red pigment or dye is applied on the substrate 6 to form a red continuous film. At this time, since there is no large unevenness on the surface of the substrate 6, a continuous film having a uniform thickness can be obtained. Next, this continuous film is patterned using a photolithography technique so that the striped red region of the color filter layer 18 and the region used as the lowermost layer of the spacer 17 are left. Thereby, the red colored layer 15a shown to FIG. 2 (a-1), (b-1), (c-1) is obtained.
[0021]
Next, as shown in FIGS. 2 (a-2), (b-2), and (c-2), a photosensitive resin and a green pigment or dye are applied to the surface of the substrate 6 on which the colored layer 15a is formed. The contained coating liquid is applied to form a green continuous film 15b. Subsequently, the continuous film 15b is patterned using a photolithography technique so that the striped green region of the color filter layer 18 remains. Thereby, the green colored layer 15b shown to FIG. 2 (a-3), (b-3), (c-3) is obtained.
[0022]
Next, as shown in FIGS. 2 (a-4), (b-4), and (c-4), a photosensitive resin and a blue pigment or dye are formed on the surface of the substrate 6 on which the colored layers 15a and 15b are formed. The blue continuous film | membrane 15c is formed by apply | coating the coating liquid containing this. Further, the continuous film 15c is patterned by using a photolithography technique so that a striped blue region of the color filter layer 18 and a region used as an intermediate layer of the spacer 17 are left. As a result, a blue colored layer 15c shown in FIGS. 2 (a-5), (b-5), and (c-5) is obtained.
[0023]
Thereafter, as shown in FIGS. 2 (a-6), (b-6), and (c-6), a photosensitive resin and a black pigment or dye are formed on the surface of the substrate 6 on which the colored layers 15a to 15c are formed. A black continuous film 16 is formed by applying a coating solution containing Further, the continuous film 16 c is patterned using a photolithography technique so that the peripheral light shielding layer and the region used as the uppermost layer of the spacer 17 are left. Thereby, the light shielding layer 16c shown to FIG. 2 (a-7), (b-7), (c-7) is obtained. As described above, the spacer 17 having the three-layer structure can be obtained.
[0024]
In the method described above, when the continuous film 15c is formed, the surface of the substrate 6 has irregularities due to the colored layers 15a and 15b. Therefore, as shown in FIGS. 2 (a-4), (b-4), and (c-4), the portions of the continuous film 15c located on the colored layers 15a and 15b are located on the substrate 6. Due to the action of tension and gravity from the part, it moves partially to a lower position and becomes thinner.
[0025]
Such an effect is larger at a position where the distance from the recess formed by the colored layers 15a and 15b is short. Further, the variation in the film thickness caused by the movement of a part of the continuous film 15c becomes more significant as the movement amount is larger. Therefore, the variation in the film thickness of the portions of the continuous film 15c located on the colored layers 15a and 15b becomes larger as the distance from the concave portion formed by the colored layers 15a and 15b is shorter.
[0026]
Therefore, as shown in FIGS. 2 (b-5) and (c-5), when the portion used as the intermediate layer of the spacer 17 of the colored layer 15c is adjacent to the recess formed by the colored layers 15a and 15b, The variation in the film thickness at that portion becomes large. That is, the variation in the height of the spacer 17 becomes large.
[0027]
On the other hand, as shown in FIG. 2 (a-5), when the portion used as the intermediate layer of the spacer 17 of the colored layer 15c is separated from the concave portion formed by the colored layers 15a and 15b, the film thickness at that portion. Will not vary greatly. That is, the variation in the height of the spacers 17 can be made sufficiently small, and therefore the uniformity of the substrate spacing can be improved.
[0028]
In the present embodiment, the shortest distance between the portion constituting the intermediate layer of the spacer 17 of the colored layer 15c and the portion constituting the color region of the color filter layer 18 is preferably 5 μm or more, More preferably, it is 10 μm or more. Similarly, in the present embodiment, the shortest distance between the intermediate layer of the spacer 17 and the portion constituting the color region of the color filter layer 18 of the colored layer 15c is the distance between the intermediate layer of the spacer 17 and the colored layer 15a. It is preferably longer than both the shortest distance between them and the shortest distance between the intermediate layer of the spacer 17 and the colored layer 15b. As the shortest distance between the portion constituting the intermediate layer of the spacer 17 of the colored layer 15 c and the portion constituting the color region of the color filter layer 18 is longer, the height variation of the spacer 17 is more effectively performed. Can be suppressed.
[0029]
In the present embodiment, the intermediate layer of the spacer 17 is preferably provided on or adjacent to the boundary between the colored layers 15a and 15b. In this case, the variation in the height of the spacer 17 can be more effectively suppressed, and it is advantageous from the viewpoint of the contrast ratio.
[0030]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 3 is the same as the liquid crystal display shown in FIG. 1 except that the color filter layer 18, the peripheral light shielding layer 16, and the spacer 17 are provided not on the counter substrate 3 but on the active matrix substrate 2. It has almost the same structure as the device 1. When such a structure is employed, as in the structure shown in FIG. 1, higher accuracy is not required for alignment between the active matrix substrate 2 and the counter substrate 2. That is, according to the present embodiment, in addition to obtaining the effects described in the first embodiment, it is possible to simplify the manufacturing process and improve the aperture ratio and the yield.
[0031]
In the first and second embodiments described above, columnar spacers are formed as the spacers 17, but the spacers 17 may have other shapes. For example, the spacer 17 may have a wall shape.
[0032]
In the first and second embodiments, the liquid crystal display device 1 using the switching element 7 has been described. However, a color-type dot matrix display can be performed by adopting a simple matrix driving method. Furthermore, in the above embodiment, the TN liquid crystal display device 1 has been described. However, the display method may be STN type, GH type, ECB type, or a type using ferroelectric liquid crystal.
[0033]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0034]
Example 1
The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 1 was manufactured by the following method. In this embodiment, the spacer 17 is formed by the method described with reference to FIGS. 2 (a-1) to (a-7).
[0035]
First, the TFT 7 and the wiring were formed on the glass substrate 6 by a normal method. Next, an ultraviolet curable resin was applied to the surface of the substrate 6 on which the TFTs 7 and the like were formed, and the resulting coating film was patterned using a photolithography technique to form an insulating film 8 provided with contact holes. Thereafter, an ITO film having a thickness of 1500 mm was formed on the insulating film 8 by sputtering. The pixel electrode 10 was obtained by patterning this using a photolithography technique and an etching technique. These pixel electrodes 10 were formed so as to be connected to the source electrode of the TFT 7 through contact holes, respectively. Further, the alignment film material AL-3046 (manufactured by JSR) is applied to the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 10 is formed in a thickness of 500 mm, and the resulting coating film is rubbed to align the alignment film 11. Formed. The active matrix substrate 2 was completed as described above.
[0036]
While the active matrix substrate 2 was manufactured by the method described above, the counter substrate 3 was manufactured by the following method. That is, first, an ultraviolet curable acrylic resin resist CR-2000 (manufactured by Fuji Film Olin Co., Ltd.) in which a red pigment was dispersed was applied on the glass substrate 13 using a spinner or the like. A photomask is arranged above the coating film thus formed, and the exposure amount is 100 mJ / cm through the photomask. 2 Then, ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm were irradiated. Note that the photomask used here is formed so that only the portion where the red colored layer 15a is formed is irradiated with ultraviolet rays. After the exposure was completed under the above-described conditions, the coating film was developed for 20 seconds using a 1% KOH aqueous solution, and further subjected to temporary baking to form a red colored layer 15a.
[0037]
Next, ultraviolet curable acrylic resin resist CG-2000 (manufactured by Fuji Film Ohlin) in which a green pigment is dispersed and ultraviolet curable acrylic resin resist CB-2000 (manufactured by Fuji Film Ohlin) in which a blue pigment is dispersed. The green colored layer 15b and the blue colored layer 15c were sequentially formed by the same method as described with respect to the red colored layer 15a, and then the main baking was performed. The RGB color filter layer 18 was formed as described above. Here, each color region constituting the RGB color filter layer 18 is formed in a stripe shape, and each width is 60 μm. Further, the shortest distance between the portion of the colored layer 15c formed on the colored layer 15a (the portion constituting the intermediate layer of the spacer 17) and the portion of the colored layer 15c constituting the color region of the color filter layer 18 is The size was 30 μm, the vertical and horizontal sizes were 30 μm × 30 μm, and the thickness was 3 μm.
[0038]
Next, an ITO film having a thickness of 1500 mm was formed on the surface of the substrate 13 on which the colored layers 15a to 15c were formed using a sputtering method, whereby the common electrode 20 was obtained. Thereafter, a photosensitive acrylic black resin NN700 (manufactured by JSR) was applied to the entire surface of the substrate 13 on which the common electrode 20 was formed, using a spinner. The coating film thus obtained was dried at 90 ° C. for 10 minutes, a photomask was placed above the coating film, and the exposure amount was 300 mJ / cm through the photomask. 2 Then, ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm were irradiated. After the exposure is completed under the above-described conditions, development is performed using an alkaline aqueous solution having a pH of 11.5, and further, baking is performed at 200 ° C. for 60 minutes, thereby simultaneously forming the uppermost layer of the spacer 17 and the peripheral light shielding layer 16. did. The thickness of the portion constituting the uppermost layer of the spacer 17 of the light shielding layer 16 was 2 μm. The height of the spacer 17 obtained from the above method from the color filter layer 18 was 4.92 ± 0.20 μm.
[0039]
After the spacers 17 and the like were formed as described above, the alignment film material AL-3046 (manufactured by JSR) was applied to the surface of the substrate 13 on which the common electrode 20 was formed in a thickness of 500 mm. The alignment film 21 was formed by rubbing the coating film. The counter substrate 3 was completed as described above.
[0040]
Next, the adhesive 25 was printed on the peripheral portion of the surface of the counter substrate 3 on which the alignment film 21 was formed so as to leave the injection port. Furthermore, an electrode transition material (not shown) for applying a voltage from the active matrix substrate 2 to the common electrode 20 was formed on an electrode transition electrode (not shown) in the peripheral portion of the adhesive 25.
[0041]
Thereafter, the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 are bonded so that the alignment films 11 and 21 are opposed to each other and their rubbing directions are orthogonal to each other, and further heated to cure the adhesive 25, thereby the cell. Formed. A liquid crystal layer 4 was formed by injecting ZLI-4792 (manufactured by MERCK) as a liquid crystal material into the cell by a usual method. This injection took about 2 hours. Further, the inlet was sealed with an ultraviolet curable resin, and the polarizing plate 5 was attached to each of the glass substrates 6 and 13.
[0042]
The cell gap of the liquid crystal display device 1 obtained as described above was a very good value of 4.85 ± 0.20 μm. In addition, in the liquid crystal display device 1 obtained by the above method, luminance unevenness caused by the cell gap variation was not visually recognized, and high display quality could be realized.
[0043]
(Example 2)
The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 3 was manufactured by the following method. Also in this example, the spacers 17 were formed by the method described with reference to FIGS. 2 (a-1) to (a-7).
[0044]
First, the TFT 7 and the wiring were formed on the glass substrate 6 by a normal method. Next, colored layers 15a to 15c were sequentially formed on the surface of the substrate 6 on which the TFTs 7 and the like were formed by the same method as described in Example 1.
[0045]
Next, an ITO film having a thickness of 1500 mm was formed on the surface of the substrate 6 on which the colored layers 15a to 15c were formed using a sputtering method. The pixel electrode 10 was obtained by patterning this using a photolithographic technique and an etching technique. These pixel electrodes 10 were formed so as to be connected to the source electrode of the TFT 7 through contact holes, respectively. Thereafter, the peripheral light shielding layer 16 is formed by the same method as described in Example 1, and further, AL-3046 (manufactured by JSR), which is an alignment film material, is formed on the surface of the substrate 6 on which the pixel electrode 10 is formed. The film was applied in a thickness of 500 mm, and the obtained coating film was rubbed to form an alignment film 11. The active matrix substrate 2 was completed as described above. Various dimensions were the same as those in Example 1.
[0046]
While the active matrix substrate 2 was manufactured by the method described above, a counter substrate was manufactured by the following method. That is, first, the common electrode 20 was obtained by forming an ITO film having a thickness of 1500 mm on the glass substrate 13 by sputtering. Further, the alignment film material AL-3046 (manufactured by JSR) is applied to the surface of the substrate 13 on which the common electrode 20 is formed to a thickness of 500 mm, and the obtained coating film is rubbed to align the alignment film 21. Formed. The counter substrate 3 was completed as described above.
[0047]
Next, the adhesive 25 was printed on the peripheral portion of the surface of the counter substrate 3 on which the alignment film 21 was formed so as to leave the injection port. Furthermore, an electrode transition material (not shown) for applying a voltage from the active matrix substrate 2 to the common electrode 20 was formed on an electrode transition electrode (not shown) in the peripheral portion of the adhesive 25.
[0048]
Thereafter, the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 are bonded so that the alignment films 11 and 21 are opposed to each other and their rubbing directions are orthogonal to each other, and further heated to cure the adhesive 25, thereby the cell. Formed. A liquid crystal layer 4 was formed by injecting ZLI-4792 (manufactured by MERCK) as a liquid crystal material into the cell by a usual method. Further, the inlet was sealed with an ultraviolet curable resin, and the polarizing plate 5 was attached to each of the glass substrates 6 and 13.
[0049]
The cell gap of the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 3 obtained as described above was a very good value of 4.82 ± 0.25 μm. In addition, in the liquid crystal display device 1 obtained by the above method, luminance unevenness caused by the cell gap variation was not visually recognized, and high display quality could be realized.
[0050]
(Comparative example)
In this comparative example, Example 1 is used except that the spacer 17 is formed by the method described with reference to FIGS. 2 (b-1) to (b-7) and (c-1) to (c-7). A liquid crystal display device was produced by the same method as described.
[0051]
Also in this comparative example, when the height of the spacer 17 was measured before the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 were bonded together, the height of the spacer 17 from the color filter layer 18 was 4.78 ± 0.90 μm. It was. Further, the cell gap of the liquid crystal display device 1 obtained by the above method was 4.68 ± 0.70. That is, the variation in the height of the spacer 17 and the cell gap increased to 3.5 to 4.5 times as compared with Examples 1 and 2 described above. Furthermore, in the liquid crystal display device 1 according to this comparative example, luminance unevenness due to cell gap variation was visually recognized.
[0052]
(Example 3)
The shortest distance between the portion of the colored layer 15c formed on the colored layer 15a (the portion constituting the intermediate layer of the spacer 17) and the portion of the colored layer 15c constituting the color region of the color filter layer 18 is set to 0 to 0. A plurality of liquid crystal display devices 1 shown in FIG. 1 were manufactured by the same method as described in Example 1 while changing within the range of 30 μm. Next, for each of the liquid crystal display devices 1 thus obtained, the height of the spacer 17 from the color filter layer 18 and the cell gap were measured. The results are summarized in the following table and FIGS. In the table below, “spacer height” indicates the height of the spacer 17 from the color filter layer 18.
[0053]
[Table 1]
Figure 0004057816
[0054]
FIG. 4 is a graph showing the influence of the relative position between the spacer intermediate layer and the color region of the color filter layer 18 on the height of the spacer 17 and its variation. In the drawing, the horizontal axis indicates the shortest distance between the portion constituting the intermediate layer of the spacer 17 of the colored layer 15c and the portion constituting the color region of the color filter layer 18 of the colored layer 15c. The axis indicates the height (effective height) of the spacer 17 from the color filter layer 18 and its variation (3σ). Further, in the figure, curves 41 and 42 indicate data relating to the effective height of the spacer 17 and variations thereof, respectively.
[0055]
FIG. 5 is a graph showing the influence of the relative position between the spacer intermediate layer and the color region of the color filter layer 18 on the cell gap of the liquid crystal display device 1 and its variation. In the drawing, the horizontal axis indicates the shortest distance between the portion constituting the intermediate layer of the spacer 17 of the colored layer 15c and the portion constituting the color region of the color filter layer 18 of the colored layer 15c. The axis indicates the cell gap of the liquid crystal display device 1 and its variation (3σ). Further, in the figure, curves 51 and 52 indicate data relating to the cell gap and its variation, respectively.
[0056]
As is apparent from the above table and FIGS. 4 and 5, the variation in spacer height and cell gap could be reduced by setting the shortest distance to 5 μm or more. In addition, by setting the shortest distance to 10 μm or more, variations in spacer height and cell gap can be remarkably reduced, and uneven brightness can be prevented.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the intermediate layer of the spacer is made of the same material as that of the third color region formed after the first and second color regions among the first to third color regions constituting the color filter layer. And the spacer intermediate layer and the third color region are spaced apart from each other. According to such a structure, the variation in the thickness of the intermediate layer of the spacer can be reduced, and therefore the variation in the distance between the substrates can be suppressed.
That is, according to the present invention, there is provided a liquid crystal display device having excellent uniformity of the substrate spacing while partially overlapping the colored layers constituting the color filter layer and using the overlapped portions as spacers. Is done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2 (a-1) to (a-7), (b-1) to (b-7), and (c-1) to (c-7) schematically illustrate a method for forming a spacer, respectively. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the influence of the relative position between the spacer intermediate layer and the color region of the color filter layer on the height of the spacer and its variation.
FIG. 5 is a graph showing an influence of a relative position between an intermediate layer of a spacer and a color region of a color filter layer on a cell gap of a liquid crystal display device and its variation.
[Explanation of symbols]
1. Liquid crystal display device
2 ... Active matrix substrate
3 ... Counter substrate
4 ... Liquid crystal layer
5 ... Polarizing plate
6 ... Transparent substrate
7. Switching element
8 ... Insulating film
10. Pixel electrode
11 ... Alignment film
13 ... Transparent substrate
15a-15c ... colored layer
16: Perimeter light shielding layer
17 ... Spacer
18 Color filter layer
20 ... Common electrode
21 ... Alignment film
25. Adhesive layer
41, 42, 51, 52 ... curve

Claims (5)

互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面上に並置され且つ互いに吸収波長域が異なる第１乃至第３色領域を備えたカラーフィルタ層と、前記第１及び第２基板間に介在して前記第１及び第２基板間の距離を一定に保つ複数のスペーサと、前記第１基板の前記第２基板との対向面の周縁に設けられた周縁遮光層と、前記第１及び第２基板間に介在した液晶層とを具備し、
前記第３色領域は前記第１及び第２色領域よりも後に形成され、
前記複数のスペーサのそれぞれは、前記第１及び第２色領域の少なくとも一方を最下層として、前記最下層上に前記第３色領域と材料が同一な中間層と前記周縁遮光層と材料が同一な最上層とを順次積層した構造を有し、
前記中間層はいずれも前記第３色領域から離間していることを特徴とする液晶表示装置。A first and second substrate facing each other, and a color filter layer including first to third color regions arranged in parallel on a surface of the first substrate facing the second substrate and having different absorption wavelength ranges from each other; A plurality of spacers interposed between the first and second substrates to maintain a constant distance between the first and second substrates, and provided at a peripheral edge of the surface of the first substrate facing the second substrate. A peripheral light shielding layer, and a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates,
The third color region is formed after the first and second color regions;
Each of the plurality of spacers has at least one of the first and second color regions as a lowermost layer, and the same material as that of the third color region and the peripheral light-shielding layer on the lowermost layer. Have a structure in which the uppermost layer is sequentially laminated,
All of the intermediate layers are spaced apart from the third color region. 互いに対向した第１及び第２基板と、前記第１基板の前記第２基板との対向面上に並置され且つ互いに吸収波長域が異なる第１乃至第３色領域を備えたカラーフィルタ層と、前記第１及び第２基板間に介在して前記第１及び第２基板間の距離を一定に保つ複数のスペーサと、前記第１基板の前記第２基板との対向面の周縁に設けられた周縁遮光層と、前記第１及び第２基板間に介在した液晶層とを具備し、
前記複数のスペーサのそれぞれは、前記第１及び第２色領域の少なくとも一方を最下層として、前記最下層上に前記第３色領域と材料が同一な中間層と前記周縁遮光層と材料が同一な最上層とを順次積層した構造を有し、
前記中間層と前記第３色領域との間の最短距離は、前記中間層と前記第１色領域との間の最短距離及び前記中間層と前記第２色領域との間の最短距離のいずれよりも長いことを特徴とする液晶表示装置。A first and second substrate facing each other, and a color filter layer including first to third color regions arranged in parallel on a surface of the first substrate facing the second substrate and having different absorption wavelength ranges from each other; A plurality of spacers interposed between the first and second substrates to maintain a constant distance between the first and second substrates, and provided at a peripheral edge of the surface of the first substrate facing the second substrate. A peripheral light shielding layer, and a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates,
Each of the plurality of spacers has at least one of the first and second color regions as a lowermost layer, and the same material as that of the third color region and the peripheral light-shielding layer on the lowermost layer. Have a structure in which the uppermost layer is sequentially laminated,
The shortest distance between the intermediate layer and the third color region is any of the shortest distance between the intermediate layer and the first color region and the shortest distance between the intermediate layer and the second color region. A liquid crystal display device characterized by being longer. 前記中間層と前記第３色領域との間の最短距離は１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the shortest distance between the intermediate layer and the third color region is 10 μm or more. 前記中間層は前記第１色領域と前記第２色領域との境界上にまたはそれに隣接して設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the intermediate layer is provided on or adjacent to a boundary between the first color region and the second color region. 前記第１基板の前記第２基板との対向面に、走査線、信号線、スイッチング素子、及び画素電極をさらに具備したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising: a scanning line, a signal line, a switching element, and a pixel electrode on a surface of the first substrate facing the second substrate.
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