KR20060016922A - Liquid crystal display - Google Patents

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KR20060016922A
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liquid crystal
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KR1020040065393A
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Inventor
조영제
이윤석
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에서는 비드 스페이서와 컬럼 스페이서를 함께 사용한 액정 표시 장치를 제공하고자 한다. 이와 같이 액정 표시 장치를 형성함으로써, 액정 표시 장치가 스페이서로 인하여 불량이 발생하는 불량률을 현저하게 낮추어 양산체제에 적합하도록 한다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display using a bead spacer and a column spacer together. By forming the liquid crystal display device as described above, the liquid crystal display device is remarkably lowered in the defective rate due to the spacer so that the liquid crystal display device is suitable for mass production.

액정 표시 장치, 비드 스페이서, 컬럼 스페이서Liquid Crystal Display, Bead Spacer, Column Spacer

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}Liquid crystal display {LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명인 액정 표시 장치를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to the present invention.

도 2는 종래의 방법과 본 발명을 비교 평가한 표이다.2 is a table comparing and evaluating a conventional method and the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 박막 트랜지스터 표시판 150: 데이터선100: thin film transistor array panel 150: data line

200: 색필터 표시판 250: 블랙 매트릭스200: color filter display plate 250: black matrix

270: 색 필터270 color filter

300: 비드 스페이서 400: 컬럼 스페이서300: bead spacer 400: column spacer

500: 액정500: liquid crystal

본 발명은 액정 표시 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device.

일반적으로 액정 표시 장치(LCD; liquid crystal display)는 게이트선, 데이터선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극 등이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판과 이에 대향하며 색 필터 및 공통 전극 등이 형성되어 있는 색필터 표시판 및 이들 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판의 사이에 채워져 있는 액정층 등으로 구성된다.In general, a liquid crystal display (LCD) includes a thin film transistor array panel on which gate lines, data lines, thin film transistors, and pixel electrodes are formed, and a color filter display panel on which color filters and a common electrode are formed. It consists of a liquid crystal layer etc. which are filled between these thin-film transistor display panels and a color filter display panel.

액정 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 전계로 인하여 액정이 회전하면서 빛의 투과율이 변하게 되며, 이러한 투과율의 변화에 따라서 화상이 표시된다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 전계는 화소 전극에 의하여 조절되며, 화소 전극의 전압을 제어하는 것은 박막 트랜지스터라는 스위칭 소자를 통하여 이루어진다. 여기서, 박막 트랜지스터는 게이트선을 따라 전송되는 주사 신호에 의하여 데이터선을 따라 전송되는 화상 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단한다.In the liquid crystal display, the transmittance of light changes as the liquid crystal rotates due to an electric field formed between the pixel electrode and the common electrode, and an image is displayed according to the change of the transmittance. The electric field formed between the pixel electrode and the common electrode is controlled by the pixel electrode, and the voltage of the pixel electrode is controlled through a switching element called a thin film transistor. Here, the thin film transistor transfers or blocks the image signal transmitted along the data line to the pixel electrode by the scan signal transmitted along the gate line.

액정층은 화소 전극과 공통 전극에 전압이 가해지지 않는 경우에는 박막 트랜지스터 표시판과 색필터 표시판의 표면에 형성된 배향막에 의하여 일정한 방향으로 배열되어 있다가 전압이 가해지면 전계의 방향에 따라서 액정이 회전하게 된다.When the voltage is not applied to the pixel electrode and the common electrode, the liquid crystal layers are arranged in a predetermined direction by an alignment layer formed on the surfaces of the thin film transistor array panel and the color filter display panel, and when the voltage is applied, the liquid crystal rotates according to the direction of the electric field. do.

상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 색필터 표시판간의 간격을 유지하며, 액정층이 주입될 공간을 확보하기 위하여 상기 박막 트랜지스터 표시판과 상기 색필터 표시판 사이에 스페이서(spacer)를 삽입한다.A spacer is inserted between the thin film transistor array panel and the color filter panel to maintain a space between the thin film transistor array panel and the color filter display panel and to secure a space in which the liquid crystal layer is to be injected.

스페이서에는 비드(Bead) 스페이서와 컬럼(Column) 스페이서 두 종류가 있다. There are two types of spacers, bead spacers and column spacers.

우선 비드 스페이서는 구술같이 구 형상을 가지며, 기판 위에 무작위로 산포된 후 박막 트랜지스터 기판과 색필터 표시판을 결합하여 기판 상호간의 일정한 갭(Gap)을 유지하도록 한다. 다만 비드 스페이서는 그 크기가 작고 무작위로 산포되기 때문에 화소 영역에도 비드 스페이서가 위치할 수 있어서 백라이트의 빛을 차단 하거나 산란시켜서 액정 표시 장치의 광특성에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 이유로 콘트라스트 비(Contrast ratio)가 떨어지게 된다.First, the bead spacer has a spherical shape like a dictation, and is randomly scattered on the substrate, and then combines the thin film transistor substrate and the color filter display panel to maintain a constant gap between the substrates. However, since the bead spacers are small in size and randomly distributed, the bead spacers may be located in the pixel area, thereby blocking or scattering light of the backlight, thereby affecting optical characteristics of the liquid crystal display. For this reason, the contrast ratio is lowered.

한편, 컬럼 스페이서는 색필터 표시판의 색 필터 사이의 블랙 매트릭스 위에 형성된다. 그러므로 액정 표시 장치의 콘트라스트 비를 저하시키는 문제점은 발생하지 않는다. 그러나 비드 스페이서에 비하여 탄성 강도가 떨어져 액정 표시 장치가 외부로부터 강한 압력을 받게 되는 경우 컬럼 스페이서나 그 하부의 막이 붕괴되어 박막 트랜지스터 기판과 색필터 표시판의 갭(Gap)이 좁아져 패널에 얼룩이 발생하게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 컬럼 스페이서의 밀도를 높여주면 되지만 이렇게 하면 액정 주입 공정에서 기판간의 갭을 조절하기 위한 공정에서 마진을 확보할 수 없다는 문제점이 있다.Meanwhile, the column spacer is formed on the black matrix between the color filters of the color filter display panel. Therefore, the problem of lowering the contrast ratio of the liquid crystal display does not occur. However, when the liquid crystal display is subjected to a strong pressure from the outside due to a lower elastic strength than the bead spacer, the gap between the column spacer and the lower layer is collapsed to narrow the gap between the thin film transistor substrate and the color filter display panel, thereby causing stains on the panel. There is a problem. In order to solve this problem, the density of the column spacer may be increased, but there is a problem in that a margin cannot be secured in the process for adjusting the gap between substrates in the liquid crystal injection process.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스페이서가 가지는 문제점을 해결하여 액정 표시 장치의 콘트라스트 비가 저하되지 않으며, 외부의 압력에도 강한 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the problem of the spacer to provide a liquid crystal display device that does not lower the contrast ratio of the liquid crystal display device, and also resists external pressure.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 비드 스페이서와 컬럼 스페이서를 함께 사용한 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.In order to solve this problem, the present invention provides a liquid crystal display using a bead spacer and a column spacer together.

구체적으로는, 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판, 공통 전극과 블랙 매트릭스를 포함하는 색필터 표시판, 상기 박막 트랜지스터 표시판 및 상기 색필터 표시판의 사이에 형성되는 액정, 상기 색필터 표시판에 형성되는 컬럼 스페이서, 상기 박막 트랜지스터 표시판 위에 산포되어 위치하는 비드 스페이서를 포함하는 액정 표시 장치에 대한 것이다.Specifically, a thin film transistor array panel including a thin film transistor, a color filter display panel including a common electrode and a black matrix, a liquid crystal formed between the thin film transistor array panel and the color filter display panel, and a column spacer formed on the color filter display panel. The present invention relates to a liquid crystal display including a bead spacer disposed on the thin film transistor array panel.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 액정 표시 장치에 대한 것으로, 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 및 색 필터(270)를 포함하는 색필터 표시판(200) 그리고 상기 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200)의 사이에 삽입되는 액정(500)을 포함하여 형성된다.The present invention relates to a liquid crystal display device, wherein the liquid crystal display device includes a thin film transistor array panel 100 including a thin film transistor, a color filter display panel 200 including a common electrode and a color filter 270, and the thin film transistor array panel 100. ) And the liquid crystal 500 inserted between the color filter display panel 200.

각각 상세하게 살펴보면, 박막 트랜지스터 표시판(100)은 게이트선과 데이터선(150)을 가지며, 상기 게이트선과 데이터선(150)으로 한정되는 화소 영역을 가진 다. 화소 영역의 일부분에는 박막 트랜지스터가 형성되며, 상기 박막 트랜지스터에 의하여 화소 영역에 형성된 화소 전극을 제어한다. 상기 박막 트랜지스터가 상기 화소 전극을 제어하는 방법은 게이트선을 통하여 들어오는 전압이 일정 수준 이상의 전압이면 데이터선(150)으로 들어오는 전압을 박막 트랜지스터의 소스 측에서 드레인 측으로 전송하며, 드레인 전극과 연결된 화소 전극에 해당 전압이 걸리도록 하는 것이다. 상술한 바와 같이 형성된 박막 트랜지스터 표시판(100)의 상부에는 배향막이 형성된다.In detail, the thin film transistor array panel 100 includes a gate line and a data line 150, and has a pixel area defined by the gate line and the data line 150. A thin film transistor is formed in a portion of the pixel region, and the pixel electrode formed in the pixel region is controlled by the thin film transistor. In the method of controlling the pixel electrode by the thin film transistor, when the voltage input through the gate line is higher than a predetermined level, the voltage input to the data line 150 is transferred from the source side to the drain side of the thin film transistor, and the pixel electrode connected to the drain electrode. To apply the corresponding voltage. An alignment layer is formed on the thin film transistor array panel 100 formed as described above.

한편, 색필터 표시판(200)에 대해서 상세하게 살펴보면, 색필터 표시판(200) 위에는 색 필터(270)가 형성되어 있으며, 색 필터(270)와 색 필터(270)의 사이에는 블랙 매트릭스(250)가 형성되어 화소 영역 외의 부분을 가려준다. 그 위에 공통 전극(도시하지 않음)이 형성되고, 그 위에는 배향막이 형성된다.Meanwhile, when the color filter display panel 200 is described in detail, the color filter 270 is formed on the color filter display panel 200, and the black matrix 250 is disposed between the color filter 270 and the color filter 270. Is formed to cover portions outside the pixel region. A common electrode (not shown) is formed thereon, and an alignment film is formed thereon.

박막 트랜지스터 표시판(100)의 배향막과 색필터 표시판(200)의 배향막 사이에는 액정(500)이 삽입된다. The liquid crystal 500 is inserted between the alignment layer of the thin film transistor array panel 100 and the alignment layer of the color filter display panel 200.

색필터 표시판(200)과 박막 트랜지스터 표시판(100)은 일정한 전압에 대해서 일정한 색을 표현하기 위해서 상호 일정 간격을 유지하며 위치하고 있어야 한다. 색필터 표시판(200)과 박막 트랜지스터 표시판(100)의 간격을 일정하게 유지하는 것이 스페이서이다. The color filter display panel 200 and the thin film transistor array panel 100 should be positioned to maintain a constant distance from each other in order to express a constant color with respect to a constant voltage. The spacer maintains a constant distance between the color filter display panel 200 and the thin film transistor array panel 100.

본 발명에서는 도 1에 도시한 바와 같이, 비드 스페이서(300)와 컬럼 스페이서(400)를 함께 사용하여 색필터 표시판(200)과 박막 트랜지스터 표시판(100)간의 간격을 유지한다. 비드 스페이서(300)는 박막 트랜지스터 표시판(100)에 무작위로 뿌려진다. 그리고 컬럼 스페이서(400)는 색필터 표시판(200)의 블랙 매트릭스(250) 위에 형성된다. 이렇게 형성되는 비드 스페이서(300)와 컬럼 스페이서(400)는 종래의 비드 스페이서만 사용한 경우나 컬럼 스페이서만을 사용한 경우에 비하여 각각의 스페이서의 개수는 적게 형성한다. In the present invention, as shown in FIG. 1, the gap between the color filter display panel 200 and the thin film transistor array panel 100 is maintained by using the bead spacer 300 and the column spacer 400 together. The bead spacer 300 is randomly sprayed onto the thin film transistor array panel 100. The column spacer 400 is formed on the black matrix 250 of the color filter panel 200. The bead spacer 300 and the column spacer 400 formed as described above have a smaller number of spacers than the case where only the conventional bead spacer or the column spacer is used.

이러한 비드 스페이서(300) 및 컬럼 스페이서(400)를 형성한 액정 표시 장치를 종래의 액정 표시 장치와 특성을 상호 비교하여 설명한다. 이는 도 2에 도시한 표와 같다.The liquid crystal display including the bead spacer 300 and the column spacer 400 will be described by comparing the characteristics with those of the conventional liquid crystal display. This is shown in the table shown in FIG.

우선 본 비교는 기판의 사이즈가 1100mm*1250mm 인 17인친 SXGA 액정 모니터를 대상으로 비교하였으며, 액정을 주입하는 방법은 적하 주입 방식을 사용하였다. First of all, the comparison was performed on a 17-inch SXGA liquid crystal monitor having a substrate size of 1100mm * 1250mm. The liquid crystal injection method was a drop injection method.

종래에는 비드 스페이서 액정 표시 장치의 경우에는 평방 미리미터당 125개의 비드를 산포하였으며, 종래의 컬럼 스페이서는 평방 센치미터당 672개를 형성하였다. 그러나 본 발명에서는 비드 스페이서는 평방 미리미터당 50개의 비드를 산포하고, 평방 센치미터당 336개의 컬럼 스페이서를 형성하였다.Conventionally, in the bead spacer liquid crystal display device, 125 beads were distributed per square mm, and the conventional column spacers formed 672 per square cm. However, in the present invention, the beads spacers spread 50 beads per square millimeter and formed 336 column spacers per square centimeter.

평가 항목으로 사용된 액정 주입 마진, 갭성 불량률, 컨트라스트 비(contrast ratio), 외압 내성에 대해서 살펴본다. The liquid crystal injection margin, gap defect rate, contrast ratio, and external pressure resistance used as evaluation items will be described.

우선 액정 주입 마진은 목표로 하는 셀갭을 형성하기 위한 액정량을 100으로 보았을 때 액정 부족에 의한 버블(bubble) 현상이나 액정 과량에 의한 테두리 불량이 없도록 형성하는 범위의 액정량의 마진을 나타낸다. 이는 스페이서의 탄성이 좋을수록 마진이 커진다. 탄성은 비드 스페이서가 컬럼 스페이서보다 좋으므로 비드 스페이서를 사용한 액정 표시 장치가 가장 좋으며, 본 발명이 그 다음으로 좋은 장 점을 가진다.First, the liquid crystal injection margin represents the margin of the liquid crystal amount in a range where there is no bubble phenomenon due to lack of liquid crystal or border defect due to liquid crystal excess when the amount of liquid crystal for forming a target cell gap is 100. The more elastic the spacer, the larger the margin. Since the elasticity of the bead spacer is better than that of the column spacer, the liquid crystal display device using the bead spacer is the best, and the present invention has the next advantage.

그리고 갭성 불량은 외압에 의하여 스페이서나 그 하부막이 붕괴하여 발생하는 주변부에 대비하여 더 어두운 영역을 의미하며, 이러한 불량이 생기는 비율을 갭성 불량률이라고 한다. 갭성 불량은 주로 컬럼 스페이서를 이용한 액정 표시 장치에서 발생되며, 컬럼 스페이서만을 사용한 액정 표시 장치가 가장 큰 불량률을 가지며, 그에 비하면 본 발명과 비드 스페이서를 사용한 액정 표시 장치는 양호한 불량률을 가진다. In addition, the gap defect means a darker region than the peripheral portion caused by the collapse of the spacer or the lower layer due to the external pressure, and the rate at which such a defect occurs is called a gap defect ratio. Gap defects are mainly generated in the liquid crystal display device using the column spacer, the liquid crystal display device using only the column spacer has the largest failure rate, compared to the liquid crystal display device using the bead spacer and the present invention has a good failure rate.

컨트라스트 비(contrast ratio)는 패널의 흰색 휘도값을 검은색 휘도값으로 나눈 값으로 비드 스페이서를 사용한 경우가 가장 낮다. 이는 비드가 화소 영역에 형성되기 때문이다.The contrast ratio is obtained by dividing the white luminance value of the panel by the black luminance value and using the bead spacer is the lowest. This is because beads are formed in the pixel region.

외압 특성은 가압봉을 이용하여 패널을 가압하면서 압력 별로 갭의 변화에 따른 얼룩을 비교하는 특성으로 비드 스페이서의 경우와 본 발명은 동일한 외압 내성을 가진다.The external pressure characteristic is to compare the spots according to the change of the gap for each pressure while pressing the panel using the pressure bar, and the present invention has the same external pressure resistance as in the case of the bead spacer.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 비드 스페이서를 사용하는 액정 표시 장치와 컬럼 스페이서를 사용하는 액정 표시 장치의 단점을 모두 제거하여 액정 표시 장치가 스페이서로 인하여 발생되는 문제점을 모두 해소 할 수 있다. 이를 통하여 액정 표시 장치의 불량률을 현저하게 낮출 수 있다.As described above, the present invention eliminates all the disadvantages of the liquid crystal display using the bead spacer and the liquid crystal display using the column spacer to solve all the problems caused by the spacer. Through this, the defective rate of the liquid crystal display device can be significantly lowered.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

이상에서 살펴본 바와 같이, 비드 스페이서와 컬럼 스페이서를 함께 사용하는 액정 표시 장치를 사용함으로써, 액정 표시 장치가 스페이서로 인하여 불량이 발생하는 불량률을 현저하게 낮추어 양산체제에 적합하다. 그리고 비드 스페이서만을 사용한 액정 표시 장치에 비하여 컨트라스트 비의 저하를 최소화하며, 컬럼 스페이서만을 사용한 액정 표시 장치에 비하여 외부 압력에 강한 액정 표시 장치를 제공한다.As described above, by using the liquid crystal display device using the bead spacer and the column spacer together, the liquid crystal display device is suitable for mass production by significantly lowering the defective rate caused by the spacer. The present invention provides a liquid crystal display device that minimizes the reduction in contrast ratio compared to a liquid crystal display device using only bead spacers and is resistant to external pressure as compared to a liquid crystal display device using only column spacers.

Claims (7)

제1 기판,First substrate, 상기 제1 기판과 소정의 간격을 두고 마주하는 제2 기판,A second substrate facing the first substrate at a predetermined interval; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 채워져 있는 액정 물질,A liquid crystal material filled between the first substrate and the second substrate, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 산포되어 있으며 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지하는 비드 스페이서,A bead spacer that is distributed between the first substrate and the second substrate and maintains a distance between the first substrate and the second substrate, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중의 적어도 하나에 형성되어 있으며 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지하는 컬럼 스페이서A column spacer formed on at least one of the first substrate and the second substrate and maintaining a distance between the first substrate and the second substrate 를 포함하는 액정 표시 장치.Liquid crystal display comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 기판에는 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 액정 표시 장치.The thin film transistor is formed on the first substrate. 제1항에서,In claim 1, 상기 제2 기판에는 공통 전극, 색필터 및 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 액정 표시 장치.And a common electrode, a color filter, and a black matrix are formed on the second substrate. 제1항에서,In claim 1, 상기 컬럼 스페이서는 상기 블랙 매트릭스와 중첩하는 위치에 형성되어 있는 액정 표시 장치.And the column spacer is formed at a position overlapping the black matrix. 제1항에서,In claim 1, 상기 비드 스페이서는 평방 미리미터당 평균 40개 내지 60개가 산포되도록 하는 액정 표시 장치.And bead spacers in an average of 40 to 60 scattered per square mm. 제1항에서,In claim 1, 상기 컬럼 스페이서는 평방 센치미터당 평균 320개 내지 350개가 형성되도록 하는 액정 표시 장치.The column spacer has an average of 320 to 350 is formed per square cm. 제1항에서,In claim 1, 상기 블랙 매트릭스의 사이에 형성되는 컬러 필터를 더 포함하는 액정 표시 장치.And a color filter formed between the black matrices.
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