JP4899698B2 - Color filter and liquid crystal display device using the same - Google Patents

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本発明は、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタ及びそれを用いたカラー液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a color filter used in a color liquid crystal display device and a color liquid crystal display device using the same.
従来、通常のアクティブ・マトリックス型液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(TFT)及び画素電極が形成されたアクティブ・マトリックス基板と、カラーフィルタ層及び対向電極が形成されたカラーフィルタとが所定の間隔を保持して互いに対向するように配置され、その間隔に液晶層を挟持している。その液晶層の厚みを一定に保持するために、プラスチックからなるビーズスペーサーなどによって保持されていた。   Conventionally, a normal active matrix type liquid crystal display device has a predetermined distance between an active matrix substrate on which a thin film transistor (TFT) and a pixel electrode are formed as switching elements, and a color filter on which a color filter layer and a counter electrode are formed. Are arranged so as to face each other, and a liquid crystal layer is sandwiched between the gaps. In order to keep the thickness of the liquid crystal layer constant, it was held by a bead spacer made of plastic or the like.
このプラスチックビーズは、基板上に散布されるため位置を固定できず、画素上に存在するビーズによる光散乱が発生し、表示品位を低下させていた。
上記の問題を解決するために、カラーフィルタを構成する着色層を積層し、積層フォトスペーサとして所定の位置に(遮光層の上に)形成し、液晶層の厚みを一定に保持する構造が提案されてきている。
特開平9−43425号公報
Since these plastic beads are scattered on the substrate, the position cannot be fixed, and light scattering is caused by the beads existing on the pixels, which deteriorates the display quality.
In order to solve the above problems, a structure is proposed in which the colored layers constituting the color filter are laminated, formed as a laminated photo spacer at a predetermined position (on the light shielding layer), and the thickness of the liquid crystal layer is kept constant. Has been.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-43425
一方、赤(R)、緑(G)、青(B)の光の三原色では、使用する顔料の色特性が理想の色特性からほど遠いので自然界の色を再現することができず、R,G,B三原色に加え補色であるシアン(C)とイエロー(Y)、マゼンタ(M)を組み合わせた、液晶表示が開発されてきている。   On the other hand, with the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), the color characteristics of the pigments used are far from the ideal color characteristics, so the colors in the natural world cannot be reproduced. , B In addition to the three primary colors, liquid crystal displays have been developed that combine cyan (C), yellow (Y), and magenta (M), which are complementary colors.
アクティブ・マトリックス基板とカラーフィルタの間隔を一定に保持するため、面内での高さが均一なフォトスペーサもしくは、積層フォトスペーサが用いられている。しかしながら、観察者が画面を指などで強く押すという行為があり、(特に中小型のパネルでは顕著)このため、フォトスペーサが破断され一定の厚みを保持することが出来なくなり、表示品位を劣化させるという問題が発生する。   In order to keep the distance between the active matrix substrate and the color filter constant, a photo spacer or a laminated photo spacer having a uniform in-plane height is used. However, there is an act in which the observer strongly presses the screen with a finger or the like (particularly in the case of small and medium-sized panels). For this reason, the photo spacer is broken and cannot maintain a certain thickness, and the display quality is deteriorated. The problem occurs.
本発明は、以上のような事情のもとになされ、画面内に高さの異なるフォトスペーサを、積層する着色層の組み合わせを変えることにより、二種の積層フォトスペーサ(メイン・フォトスペーサとサブ・フォトスペーサ)を、製造工程を増やすことなく形成しようとするものである。   The present invention has been made under the circumstances as described above, and by changing the combination of the colored layers to be laminated, the photo spacers having different heights in the screen can be changed into two types of laminated photo spacers (main photo spacer and sub photo spacer). A photo spacer is intended to be formed without increasing the number of manufacturing steps.
上記の課題を解決するため、本発明の第1の発明は、赤(R)、緑(G)、青(B)の光の三原色の着色層の他に、イエロー(Y)の着色層と、シアン(C)、マゼンタ(M)のうちから少なくとも一色の着色層を選択して着色層に追加したカラー液晶表示装置用のカラーフィルタにおいて、
前記着色層のうちの少なくとも層を選択して積層することにより、ブラックマトリックス層の上に、液晶表示装置の対向基板との間隔を保持するスペーサを形成するかもしくはスペーサの一部を形成するカラーフィルタであって、
サブスペーサは、積層する着色層に、他の着色層に比べて含有する顔料の分量が少ないイエロー(Y)の着色層を用いて薄く形成され、メインスペーサはイエロー(Y)を除いた残りの着色層を積層することにより形成されたことを特徴とするカラーフィルタである。
In order to solve the above-described problems, the first invention of the present invention includes a yellow (Y) colored layer in addition to the three primary colored layers of red (R), green (G), and blue (B) light. In a color filter for a color liquid crystal display device in which at least one color layer is selected from cyan (C) and magenta (M) and added to the color layer.
By selecting and laminating at least two of the colored layers, a spacer is formed on the black matrix layer to maintain a distance from the counter substrate of the liquid crystal display device, or a part of the spacer is formed. A color filter,
Sub spacer colored layer stacked, is formed thinly by using a colored layer of another color layer amount of pigment is less likely to contain than the yellow (Y), the main spacers except Lee yellow (Y) remaining The color filter is formed by laminating the colored layers.
本発明の第2の態様は、上記したようなカラーフィルタを用いたことを特徴とするカラー液晶表示装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a color liquid crystal display device using the color filter as described above.
本発明によると、画面内に高さの低いサブスペーサとメインスペーサとを形成し、高さの異なるフォトスペーサを形成することにより、押圧(外力)を、高さの低いサブスペーサで対抗し、メインスペーサに加わる力を減少させ、メインスペーサの破断を防止する。
また、本発明では、イエローの着色層が他の着色層よりも膜厚が薄くなることを利用するので、メインとサブの積層スペーサを形成する工程は、着色層を形成する工程と同時に作成できるから、別工程が増えるということがない。
According to the present invention, a sub-spacer having a low height and a main spacer are formed in the screen, and a photo spacer having a different height is formed to counteract pressing (external force) with the sub-spacer having a low height. The force applied to the main spacer is reduced to prevent the main spacer from breaking.
Further, in the present invention, since the yellow colored layer uses the fact that the film thickness is thinner than the other colored layers, the step of forming the main and sub laminated spacers can be created simultaneously with the step of forming the colored layer. Therefore, there is no increase in separate processes.
以下、発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の一態様に係るカラーフィルタに形成される積層スペーサのうち、メインスペーサは、図1に示すように、ガラス基板1の上に格子状にパターン形成された樹脂ブラックマトリックス層2の上に、各着色層のうち少なくともニ層を選択して積層することであるが、図1に示す実施例では、赤(R)、緑(G)、青(B)の着色層3R,3G,3Bの三層を積層して形成される。この実施例によれば、樹脂ブラックマトリックス層の厚さは1.25μm、赤(R)の着色層3Rの厚さは1.62μm、緑(G)の着色層3Gの厚さは1.26μm,青(B)の着色層3Bの厚さは0.9μmである。
The best mode for carrying out the invention will be described below.
Of the laminated spacers formed in the color filter according to one aspect of the present invention, the main spacer is formed on the resin black matrix layer 2 patterned in a lattice pattern on the glass substrate 1 as shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 1, the red (R), green (G), and blue (B) colored layers 3R, 3G, and 3B are selected and laminated. These three layers are laminated. According to this embodiment, the thickness of the resin black matrix layer is 1.25 μm, the thickness of the red (R) colored layer 3R is 1.62 μm, and the thickness of the green (G) colored layer 3G is 1.26 μm. The thickness of the blue (B) colored layer 3B is 0.9 μm.
二層目の緑(G)の着色層3G、三層目の青(B)の着色層3Bとなるに従い、膜厚が薄くなるのは、スペーサとするための突出部の頂面に着色層の塗布液が塗られるとき、乗り上げられる塗布膜はしだいに少なくなり、塗布膜としては薄くなるからに他ならない。
すなわち、着色層を本来形成すべき画素には、1.8μmの膜厚で塗布膜が形成されるのであるが、積層スペーサの部位では、赤(R)の着色層3Rでは90%、緑(G)の着色層3Gでは70%、青(B)の着色層3Bでは50%の膜厚となる。
As the second layer of green (G) colored layer 3G and the third layer of blue (B) colored layer 3B become thinner, the film thickness decreases because the colored layer is formed on the top surface of the protruding portion for use as a spacer. When the coating liquid is applied, the amount of the coating film to be carried on gradually decreases and the coating film becomes thin.
In other words, the coating film is formed with a film thickness of 1.8 μm on the pixel on which the colored layer is to be originally formed, but at the layered spacer portion, the red (R) colored layer 3R is 90% green ( The thickness of the colored layer 3G of G) is 70%, and the thickness of the colored layer 3B of blue (B) is 50%.
したがって、図1のメインスペーサは、ガラス基板1の面からの高さで5.03μmであり、画素表面(ガラス基板から1.8μm)の高さで3.23μmとなる。
なお、図1の実施例では、この三層スペーサの上に対向電極4をカラーフィルタ画素全面に施し、さらにアクティブ・マトリックス基板と電気的短絡を起こさないように、絶縁性樹脂からなる補助スペーサ5をさらに追加している。
Therefore, the main spacer in FIG. 1 is 5.03 μm in height from the surface of the glass substrate 1 and 3.23 μm in height on the pixel surface (1.8 μm from the glass substrate).
In the embodiment of FIG. 1, the counter electrode 4 is provided on the entire surface of the color filter pixel on the three-layer spacer, and the auxiliary spacer 5 made of an insulating resin is used so as not to cause an electrical short circuit with the active matrix substrate. Has been added.
一方、本発明の一態様に係るカラーフィルタに形成される積層スペーサのうち、サブスペーサは、図2に示すように、イエロー(Y)の着色層3Yが、必ず積層される着色層のなかに含まれることである。イエロー(Y)の着色層3Yは、その色の希薄さから、着色層の中に含有する顔料の分量が少ないので、スペーサのような突出部の頂面に塗布するとき、乗り上げられる塗布膜は他の着色層に比べて一段と薄くなる。   On the other hand, among the stacked spacers formed in the color filter according to one embodiment of the present invention, the sub-spacer includes the yellow (Y) colored layer 3Y in the colored layer that is necessarily stacked as shown in FIG. It is included. The yellow (Y) colored layer 3Y has a small amount of pigment contained in the colored layer due to its thin color. Therefore, when applied to the top surface of the protruding portion such as a spacer, It becomes thinner than other colored layers.
すなわち、図2の実施例では、樹脂ブラックマトリックス層の厚さは1.25μm、赤(R)の着色層3Rの厚さは1.62μmとここまでは、図1のメインスペーサと変わらないが、イエロー(Y)の着色層3Yの厚さは1.08μm,シアン(C)の着色層3Cの厚さは0.8μmである。イエロー(Y)の着色層3Cでは60%、シアン(C)の着色層3Cでは44%の膜厚となる。シアン(C)の着色層3Cにも、イエロー(Y)の着色層3Cと同様、若干の乗り上げ率の低下が見られる。   That is, in the embodiment of FIG. 2, the thickness of the resin black matrix layer is 1.25 μm, and the thickness of the red (R) colored layer 3R is 1.62 μm, which is the same as the main spacer of FIG. The thickness of the yellow (Y) colored layer 3Y is 1.08 μm, and the thickness of the cyan (C) colored layer 3C is 0.8 μm. The yellow (Y) colored layer 3C has a thickness of 60%, and the cyan (C) colored layer 3C has a thickness of 44%. Similar to the yellow (Y) colored layer 3C, the cyan (C) colored layer 3C also shows a slight decrease in the riding rate.
したがって、図2のサブスペーサは、ガラス基板1の面からの高さで4.75μmであり、画素表面(ガラス基板から1.8μm)の高さで2.95μmとなる。これは、図1のメインスペーサより高さで約0.3μほど低く、この高さの差は、サブスペーサとして適している。この三層スペーサの上に対向電極4をカラーフィルタ画素全面に施し、さらにアクティブ・マトリックス基板と電気的短絡を起こさないように、絶縁性樹脂からなる補助スペーサ5をさらに追加することは、メインスペーサと動揺である。   Therefore, the sub-spacer of FIG. 2 is 4.75 μm in height from the surface of the glass substrate 1 and 2.95 μm in height from the pixel surface (1.8 μm from the glass substrate). This is about 0.3 μm lower than the main spacer of FIG. 1, and this height difference is suitable as a sub-spacer. The counter electrode 4 is provided on the entire surface of the color filter pixel on the three-layer spacer, and the auxiliary spacer 5 made of an insulating resin is further added so as not to cause an electrical short circuit with the active matrix substrate. And upset.
なお、本発明のカラーフィルタに形成される積層スペーサは、積層される着色層の数は、二層以上であるが、液晶層の厚さから、積層する数は四層までで十分であり、五層以上に積層される可能性は少ない。
また、本発明では、着色層を積層しても、それはスペーサの全体ではなく、一部しか構成しないことがある。それは、図1,2の実施例に示したように、絶縁性樹脂からなる補助スペーサ5をさらに追加することが、その例である。
In addition, the laminated spacer formed in the color filter of the present invention has two or more colored layers to be laminated, but from the thickness of the liquid crystal layer, the number of laminated layers is sufficient up to four layers, There is little possibility of being stacked in five or more layers.
In the present invention, even if a colored layer is laminated, it may constitute only a part of the spacer, not the entire spacer. For example, as shown in the embodiment of FIGS. 1 and 2, the auxiliary spacer 5 made of an insulating resin is further added.
本発明のカラーフィルタをアクティブ・マトリックス基板と対向させ、カラー液晶表示装置とすることで、押圧(外力)にも耐性のあるカラー表示の平面型ディスプレイとした。   The color filter of the present invention is opposed to the active matrix substrate to form a color liquid crystal display device, thereby obtaining a color display flat display resistant to pressure (external force).
本発明の一実施形態に係るカラーフィルタのメインスペーサの一例を示す要部拡大断面図。The principal part expanded sectional view which shows an example of the main spacer of the color filter which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るカラーフィルタのサブスペーサの一例を示す要部拡大断面図。The principal part expanded sectional view which shows an example of the sub-spacer of the color filter which concerns on one Embodiment of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
1…ガラス基板
2…ブラックマトリックス層
3…着色層
4…対向電極
5…補助スペーサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate 2 ... Black matrix layer 3 ... Colored layer 4 ... Counter electrode 5 ... Auxiliary spacer

Claims (2)

  1. 赤(R)、緑(G)、青(B)の光の三原色の着色層の他に、イエロー(Y)の着色層と、シアン(C)、マゼンタ(M)のうちから少なくとも一色の着色層を選択して着色層に追加したカラー液晶表示装置用のカラーフィルタにおいて、
    前記着色層のうちの少なくとも層を選択して積層することにより、ブラックマトリックス層の上に、液晶表示装置の対向基板との間隔を保持するスペーサを形成するかもしくはスペーサの一部を形成するカラーフィルタであって、
    サブスペーサは、積層する着色層に、他の着色層に比べて含有する顔料の分量が少ないイエロー(Y)の着色層を用いて薄く形成され、メインスペーサはイエロー(Y)を除いた残りの着色層を積層することにより形成されたことを特徴とするカラーフィルタ。
    In addition to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), at least one color of yellow (Y), cyan (C), and magenta (M) is used. In a color filter for a color liquid crystal display device in which a layer is selected and added to a colored layer,
    By selecting and laminating at least two of the colored layers, a spacer is formed on the black matrix layer to maintain a distance from the counter substrate of the liquid crystal display device, or a part of the spacer is formed. A color filter,
    Sub spacer colored layer stacked, is formed thinly by using a colored layer of another color layer amount of pigment is less likely to contain than the yellow (Y), the main spacers except Lee yellow (Y) remaining A color filter formed by laminating colored layers.
  2. 請求項1に記載のカラーフィルタを用いたことを特徴とするカラー液晶表示装置。   A color liquid crystal display device using the color filter according to claim 1.
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