WO2011024513A1 - カラーフィルタ基板、液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

カラーフィルタ基板、液晶表示パネル及び液晶表示装置 Download PDF

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WO2011024513A1
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layer
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liquid crystal
laminated
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藁谷友祐
宇野貴哉
奥本恵隆
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シャープ株式会社
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    • G02F1/13394—Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars

Definitions

  • the present invention relates to a color filter substrate, a liquid crystal display panel, and a liquid crystal display device.
  • a liquid crystal display device is a display device including a liquid crystal display panel having a configuration in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and a voltage is applied to the liquid crystal layer by an electrode formed on the substrate to change the alignment state of the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal display device is a non-light-emitting display device that requires a light source separately from the liquid crystal display panel.
  • a plurality of transparent colored layers (color filters) are formed on one of a pair of substrates in order to perform color display.
  • a spacer for controlling the distance between the pair of substrates, that is, the thickness of the liquid crystal layer is used.
  • this spacer there is known a method using a laminated spacer formed by laminating a plurality of transparent colored layers on a substrate (color filter substrate) on which a transparent colored layer is formed (for example, see Patent Document 1). .
  • the present inventors may apply a large pressure to the liquid crystal display panel when an observer strongly presses the screen of the liquid crystal display device with a finger, etc., and at this time, a voltage is applied to the liquid crystal layer near the laminated spacer. It was noted that the electrodes used were destroyed. Such destruction of the electrode does not have a large effect on the display outside the pixel opening area, but causes a display defect in the pixel opening area due to improper voltage application to the liquid crystal layer. End up.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and when a pressure is applied to the liquid crystal display panel, an electrode used for applying a voltage to the liquid crystal layer is destroyed in the vicinity of the laminated spacer, thereby causing a display defect. It is an object of the present invention to provide a color filter substrate that can be prevented, and a liquid crystal display panel and a liquid crystal display device including the color filter substrate.
  • the present inventors have made various studies on the destruction of the electrode covering the transparent colored layer generated in the color filter substrate including the laminated spacer.
  • the transparent colored layer in the laminated spacer is deformed, and the laminated spacer
  • the layer located on the top (the liquid crystal layer side in the liquid crystal display panel) of the transparent colored layers is integrated with the transparent colored layer around the laminated spacer, it is impossible to follow this deformation. It was found that destruction occurred.
  • the inventors have found that the deformation of the transparent coloring layer can be concentrated on the portion, and that it is possible to prevent the display defect caused by the electrode damage in the pixel opening region, and that the above problems can be solved brilliantly. It has been reached.
  • the present invention is a color filter substrate including a plurality of transparent colored layers and an electrode covering the transparent colored layer, and the color filter substrate is formed by laminating two or more layers including the transparent colored layer.
  • the uppermost layer is a color filter substrate that is separated from the transparent colored layer around the laminated spacer.
  • the electrode covering the transparent colored layer is provided at least in a region (pixel opening region) where the transparent colored layer is formed, and is used for applying a voltage to the liquid crystal layer.
  • an electrode for applying a voltage to a liquid crystal layer may be arranged for each pixel on an opposite substrate arranged to face a color filter substrate in order to perform active matrix driving. It is called “pixel electrode”.
  • an electrode for applying a voltage to the liquid crystal layer provided on the color filter substrate may be provided on the entire surface of the display region and shared by a plurality of pixels. This electrode is generally called a “common electrode”. .
  • the electrode that covers the transparent colored layer may be a common electrode.
  • the electrode which covers the said transparent colored layer may comprise some laminated spacers, and may not comprise a laminated spacer.
  • a PSA Polymer-Stained Alignment
  • an electrode on the color filter substrate side is used to regulate the alignment of the liquid crystal layer. Therefore, if the common electrode of the laminated spacer portion is removed at the time of patterning, the laminated spacer can be configured to include no electrode. Even in such a case, the common electrode is provided in the pixel opening region around the laminated spacer and in the peripheral region.
  • the laminated spacer has the electrode above the transparent colored layer, and the layer in the laminated spacer formed before the electrode is arranged around the laminated spacer.
  • the form separated from the transparent coloring layer is mentioned.
  • the layer in the laminated spacer formed before the electrode is integrated with the transparent colored layer arranged around the laminated spacer.
  • damage to the electrodes tends to spread over a wide area. Accordingly, by separating the layer formed before the electrode included in the laminated spacer from the transparent colored layer disposed around the laminated spacer, damage to the electrode can be effectively suppressed. .
  • the laminated spacer includes a transparent colored layer having the same color as the transparent colored layer around the laminated spacer, the transparent colored layer in the laminated spacer, and the transparent colored layer having the same color around the laminated spacer;
  • channel is mentioned.
  • the groove is particularly effective when a layer having the same color as the transparent colored layer around the laminated spacer is used as a layer directly covered with the electrode in the laminated spacer.
  • Examples of the preferred form include a form in which at least one transparent colored layer in the laminated spacer is included in a region where a lower layer is disposed when the laminated spacer is viewed in plan.
  • the laminated spacer is viewed in plan, in other words, when the color filter substrate main surface of the present invention is viewed in plan.
  • all the transparent colored layers are at least partially described above. It is directly covered by the electrode, and the upper layer is included in the region where the lower layer is disposed in the relationship between two adjacent transparent colored layers.
  • the electrode is formed in a step shape, it is possible to effectively prevent damage to the electrode from spreading around the laminated spacer due to the step.
  • Examples of the preferred form include a form in which at least one transparent colored layer in the laminated spacer is integrated with the transparent colored layer around the laminated spacer. That is, the uppermost layer among the transparent colored layers in the laminated spacer is separated from the transparent colored layer around the laminated spacer, but is located at the uppermost of the transparent colored layers in the laminated spacer. About other layers except a layer, you may integrate with the transparent coloring layer around lamination spacer. In this embodiment, since the connection between the laminated spacer and the surrounding transparent colored layer can be prevented by the gently inclined electrode, it is possible to effectively prevent the damage of the electrode from spreading around the laminated spacer.
  • Examples of the preferred form include a form in which all the layers in the laminated spacer are separated from the transparent colored layer around the laminated spacer. In this form, it is possible to effectively prevent the damage of the electrode from spreading around the laminated spacer.
  • the present invention is also a liquid crystal display panel including the color filter substrate, the counter substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the color filter substrate and the counter substrate.
  • the counter substrate is not particularly limited as long as it is disposed to face the color filter substrate.
  • a pixel control thin film transistor (TFT) or the like is not provided on the color filter substrate, a pixel control TFT or the like is provided on the counter substrate, which is generally called a TFT substrate or an active matrix substrate. There is.
  • TFT pixel control thin film transistor
  • the laminated spacer may be a main spacer for controlling the distance between the color filter substrate and the counter substrate, or may be designed with a height lower than the main spacer. It may be a sub-spacer that functions in an auxiliary manner when the screen of the liquid crystal display device is strongly pressed with a finger. That is, the counter substrate may be bonded to the color filter substrate so that the laminated spacer is in contact therewith, or may be bonded to the color filter substrate with a gap from the laminated spacer.
  • the opposed substrate is connected to the liquid crystal layer from the viewpoint of preventing a short circuit between the electrode in the laminated spacer and the electrode provided on the opposed substrate. It is preferable that the voltage application electrode is provided at a position where it does not overlap with the laminated spacer.
  • the present invention is also a liquid crystal display device including the liquid crystal display panel.
  • the liquid crystal display device of the present invention can exhibit the same effects as the liquid crystal display panel of the present invention described above.
  • the color filter substrate, the liquid crystal display panel, and the liquid crystal display device of the present invention when pressure is applied to the liquid crystal display panel, even if an electrode used for voltage application to the liquid crystal layer is broken in the vicinity of the laminated spacer, It is possible to prevent electrode damage from spreading in the pixel opening region, and to suppress the occurrence of display defects.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a cross section of the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic plan view illustrating a display surface of the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which pressure is applied to the top of the laminated spacer of Embodiment 1 when the display surface of the liquid crystal display panel is strongly pressed with an observer's finger or the like. It is sectional drawing which shows typically a mode that the common electrode of Embodiment 1 was destroyed by the pressurization of
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a cross section of a laminated spacer according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of a modified example of the laminated spacer of Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing which shows typically a mode that a pressure is added to the top part of the lamination
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of the liquid crystal display panel of Embodiment 1.
  • the liquid crystal display panel of this embodiment has a structure in which a liquid crystal layer 600 is sandwiched between a pair of substrates 100 and 500, and serves as a member for controlling the distance between the substrates 100 and 500.
  • a laminated spacer 120 is provided. The laminated spacer 120 is formed on the color filter substrate 100, and the uppermost portion thereof contacts the counter substrate 500 after the color filter substrate 100 and the counter substrate 500 are bonded together.
  • the color filter substrate 100 has a configuration in which a plurality of transparent colored layers 114R, 114G, 114B and a light shielding layer 112 are disposed on a surface of a substrate 110 such as a glass substrate, a resin substrate, or a stainless steel substrate.
  • a substrate 110 such as a glass substrate, a resin substrate, or a stainless steel substrate.
  • the counter substrate 500 is a thin film transistor array substrate, and includes wiring / electrodes 512, an insulating film 514, pixel electrodes 516, and the like on the surface of the substrate 510.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the display surface of the liquid crystal display panel of the first embodiment.
  • transparent colored layers 114R, 114G, and 114B of three colors of red, green, and blue are provided.
  • the transparent colored layer is generally called a color filter, and can color display light by transmitting only a specific wavelength region of visible light.
  • Color display is realized by arranging a plurality of transparent colored layers in combination. A region where the transparent colored layers 114R, 114G, and 114B are disposed is mainly used as a pixel opening region.
  • the light shielding layer 112 is also generally called a black matrix, and is disposed in a region where it is necessary to perform black display and light shielding, such as transparent colored layers of different colors, wiring / TFT arrangement regions, and the like. This region can also be formed by superimposing a plurality of transparent colored layers 114R, 114G, and 114B without providing the light shielding layer 112.
  • the laminated spacer 120 is located in a region where the red transparent colored layer 114R is disposed and further in which the light shielding layer 112 is disposed.
  • the region where the multilayer spacer 120 is disposed is not often used as a pixel opening region because the alignment of the liquid crystal is affected by the multilayer spacer 120.
  • the stacked spacer 120 is in contact with the counter substrate 500 in a region where the pixel electrode 516 is not disposed so that the common electrode 116 constituting the uppermost layer does not contact with the pixel electrode 516 on the counter substrate 500 side and short-circuits. Yes.
  • the laminated spacer 120 includes, from below, a light shielding layer 112, a red transparent colored layer (spacer red layer) 120R, a green transparent colored layer (spacer green layer) 120G, a blue transparent colored layer (spacer blue layer) 120B, and a common electrode. It has the structure laminated
  • the light shielding layer 112 the red transparent colored layers 114R and 120R, the green transparent colored layers 114G and 120G, the blue transparent colored layers 114B and 120B, and the common electrode 116 are used. Are formed in this order.
  • the spacer red layer 120 ⁇ / b> R is integrally formed with a red transparent colored layer (red display portion) 114 ⁇ / b> R in the pixel opening region around the multilayer spacer 120.
  • the spacer green layer 120G and the spacer blue layer 120B are separated from the green transparent coloring layer (green display portion) 114G in the pixel opening region and the blue transparent coloring layer (blue display portion) 114B in the pixel opening region.
  • the common electrode 116 is integrally formed in the laminated spacer 120 and the pixel opening region around the laminated spacer 120.
  • the spacer red layer 120R, the spacer green layer 120G, and the spacer blue layer 120B have a smaller area in the upper layer. This is a margin for misalignment of layers in the stacking process, and suppresses damage to the common electrode 116 from spreading outside the stacking spacer 120 when the common electrode 116 is broken due to pressure applied to the stacking spacer 120. Also contributes.
  • the layer located on the upper side smaller in area, the boundary between the vertical side surface of the spacer blue layer 120B and the horizontal upper surface of the spacer green layer 120G, the side surface vertical to the horizontal upper surface of the spacer green layer 120G, And a step portion is formed at the boundary portion between the vertical side surface of the spacer green layer 120G and the horizontal upper surface of the spacer red layer 120R, and the deformation of the transparent coloring layer can be concentrated on the step portion. As a result, it is possible to prevent the common electrode 116 from being damaged outside the stacked spacer 120.
  • the boundary line between the vertical side surface of the spacer blue layer 120B and the horizontal upper surface of the spacer green layer 120G, the boundary line between the horizontal upper surface and the vertical side surface of the spacer green layer 120G, and the vertical line of the spacer green layer 120G can also be suppressed at the boundary line between the side surface and the horizontal upper surface of the spacer red layer 120R.
  • the common electrode 116 in contact with the horizontal upper surface of the spacer blue layer 120B is particularly easily broken, and cracks in the common electrode 116 occur outside the laminated spacer 120.
  • the blue transparent colored layer 120B is separated from the red transparent colored layer 114R around the laminated spacer 120, cracks of the common electrode 116 in the pixel opening region can be sufficiently suppressed. .
  • the method for forming the red transparent colored layers 114R and 120R, the green transparent colored layers 114G and 120G, and the blue transparent colored layers 114B and 120B is not particularly limited.
  • a photosensitive resin material is applied onto the substrate 110 by a coater.
  • the photosensitive resin film is formed on the substrate 110 using a method of patterning the photosensitive resin film by photolithography and a dry film in which the photosensitive resin film is provided on the base material. And a method of patterning the photosensitive resin film by photolithography.
  • Examples of the material of the transparent colored layers 114R, 114G, 114B, 120R, 120G, and 120B include resin materials such as photosensitive resins.
  • Examples of the material of the common electrode 116 include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • the transparent colored layer and the common electrode are generally formed of different materials. Conventionally, the common electrode may be damaged without being able to follow the deformation of the transparent colored layer.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which pressure is applied to the top of the laminated spacer 120 of the first embodiment when the display surface of the liquid crystal display panel is strongly pressed with an observer's finger or the like.
  • the display surface of the liquid crystal display panel may be strongly pressed with an observer's finger or the like. At this time, as shown in FIG. Pressure may be applied.
  • the laminated spacer 120 of this embodiment is formed with a smaller area in the upper layer among the spacer red layer 120R, the spacer green layer 120G, and the spacer blue layer 120B. Therefore, the cross-sectional view of FIG. 4 schematically shows that the common electrode 116 of this embodiment is destroyed by the pressurization of FIG. Although the crack propagates, the expansion of the crack is effectively suppressed by a plurality of steps in the stacked spacer 120 (the boundary between the horizontal upper surface and the vertical side surface), and the pixel opening area outside the stacked spacer 120 is suppressed. Not reached.
  • laminated spacer 120 of this embodiment can be variously modified without departing from the scope of narrowing the range of the upper surface of the layer formed before the common electrode 116.
  • FIG. 5 to 7 are schematic views showing cross sections of modified examples of the laminated spacer 120 of the first embodiment.
  • the laminated spacer 130 in FIG. 5 is formed with a groove for separating the spacer red layer 130R and the red display portion 134R.
  • the number of steps formed between the horizontal upper surface of the spacer blue layer 134B and the red display portion 134R can be increased.
  • the common electrode 116 in the groove is located below the common electrode 116 on the red display portion 134R, the integration between the common electrode 116 in the laminated spacer 130 and the common electrode 116 outside the laminated spacer 130 is integrated. Therefore, the crack of the common electrode 116 in the pixel opening region can be particularly effectively suppressed.
  • the laminated spacer 140 of FIG. 6 is formed by forming a groove to separate the spacer red layer 140R and the red display portion 134R, and covering the spacer red layer 140R and the spacer green layer 140G with the spacer blue layer 140B.
  • a groove for separating the spacer red layer 140R and the red display portion 134R is provided, the integrity between the common electrode 116 in the multilayer spacer 140 and the common electrode 116 outside the multilayer spacer 140 is significantly lost. Therefore, the spacer blue layer 140B can be formed in the groove.
  • the stacking order of layers in the stacked spacer 150 in FIG. 7 is changed, and the red transparent colored layer 150R, the green transparent colored layer 150G, the blue transparent colored layer 150B, the common electrode 116, and the light shielding layer 152 are formed in this order. ing.
  • the common electrode 116 is not in direct contact with the counter substrate 500, the common electrode 116 is easily broken at the uppermost portion in the stacked spacer 150. Also in this case, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed by narrowing the range of the upper surface of the spacer blue layer 150B formed before the common electrode 116.
  • Embodiment 2 Although the liquid crystal display panel of Embodiment 1 was provided with the transparent coloring layer of 3 colors of red, green, and blue, the liquid crystal display panel of this embodiment is transparent of 4 colors of red, green, blue, and yellow. A colored layer is provided. Increasing the number of colors can improve display quality, such as expanding the color reproduction range of color display, but increasing the number of manufacturing processes also causes problems such as reduced production efficiency and production line design changes. . On the other hand, an increase in the number of manufacturing steps can be suppressed by utilizing a technique or the like that eliminates a structure for controlling the alignment of liquid crystals formed in a conventional liquid crystal display device in a vertical alignment mode. Therefore, it is also possible to add a yellow transparent colored layer without changing the conventional production line.
  • the transparent colored layer of each color is preferably formed in a lower layer than this electrode in order to sufficiently function the electrode used for voltage application to the liquid crystal layer. Is different. For this reason, in the case of forming transparent colored layers of four colors of red, green, blue and yellow, the electrode used for applying a voltage to the liquid crystal layer is designed to be positioned on the uppermost layer of the laminated spacer and the counter substrate. There is a problem that it is easy to be in contact with the liquid crystal display panel and is easily destroyed when an external force is applied.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a cross section of the laminated spacer of the second embodiment.
  • the laminated spacer 160 is located in a region where the yellow transparent coloring layer 164Y is disposed and further in which the light shielding layer 112 is disposed.
  • the laminated spacer 160 includes, from below, a light shielding layer 112, a yellow transparent colored layer (spacer yellow layer) 160Y, a green transparent colored layer (spacer green layer) 160G, a blue transparent colored layer (spacer blue layer) 160B, and a common electrode. It has the structure laminated
  • the light shielding layer 112, the yellow transparent coloring layer 160Y, the green transparent coloring layer 160G, the blue transparent coloring layer 160B, and the common electrode 116 are formed in this order. . Since the red transparent colored layer is not included in the laminated spacer 160, it may be formed at any timing as long as it is before the formation of the common electrode 116.
  • the spacer yellow layer 160Y is integrally formed with the yellow transparent colored layer (yellow display portion) 164Y in the pixel opening region around the multilayer spacer 160.
  • the spacer green layer 160G and the spacer blue layer 160B are separated from the green transparent coloring layer (green display portion) in the pixel opening region and the blue transparent coloring layer (blue display portion) in the pixel opening region.
  • the common electrode 116 is integrally formed in the laminated spacer 160 and the pixel opening region around the laminated spacer 160.
  • the spacer yellow layer 160Y, the spacer green layer 160G, and the spacer blue layer 160B have a smaller area in the upper layer. This is a margin for misalignment of layers in the stacking process, and also prevents damage to the common electrode 116 from spreading outside the stacking spacer 160 when the common electrode 116 is destroyed by pressurization to the stacking spacer 160. Also contributes.
  • the cracks are likely to propagate in the horizontal upper surface of the spacer blue layer 160B, but the spacer blue layer 160B The propagation of cracks can be suppressed at the boundary line between the horizontal upper surface and the vertical side surface.
  • the boundary line between the vertical side surface of the spacer blue layer 160B and the horizontal upper surface of the spacer green layer 160G, the boundary line between the horizontal upper surface and the vertical side surface of the spacer green layer 160G, and the vertical line of the spacer green layer 160G can also be suppressed at the boundary line between the horizontal side surface and the horizontal upper surface of the spacer yellow layer 160Y.
  • the pressure concentrates on the portion in contact with the counter substrate 500, so that the common electrode 116 in contact with the horizontal upper surface of the spacer blue layer 160 ⁇ / b> B is particularly easily broken, and cracks in the common electrode 116 are outside the laminated spacer 160.
  • the blue transparent colored layer 160B is separated from the yellow transparent colored layer 164Y around the laminated spacer 160, the cracks of the common electrode 116 in the pixel opening region can be sufficiently suppressed. .
  • a method for forming the yellow transparent colored layers 160Y and 164Y, the green transparent colored layer 160G, and the blue transparent colored layer 160B is not particularly limited.
  • the photosensitive resin material is coated on the substrate 110 with a coater to be photosensitive.
  • laminated spacer 160 of the present embodiment can be variously modified without departing from the spirit of narrowing the range of the upper surface of the layer formed before the common electrode 116.
  • FIG. 9 to 19 are schematic views showing cross sections of modified examples of the laminated spacer of the second embodiment.
  • the laminated spacer 170 in FIG. 9 has a groove formed to separate the spacer yellow layer 170Y and the yellow display portion 174Y. By this groove, the number of steps formed between the horizontal upper surface of the spacer yellow layer 170Y and the yellow display portion 174Y can be increased. Further, since the common electrode 116 in the groove is located below the common electrode 116 on the yellow display portion 174Y, the integration between the common electrode 116 in the laminated spacer 170 and the common electrode 116 outside the laminated spacer 170 is integrated. Therefore, the crack of the common electrode 116 in the pixel opening region can be particularly effectively suppressed.
  • the laminated spacer 180 of FIG. 10 is formed by forming a groove to separate the spacer yellow layer 180Y and the yellow display portion 174Y and covering the spacer yellow layer 180Y and the spacer green layer 180G with the spacer blue layer 180B.
  • a groove for separating the spacer yellow layer 180Y and the yellow display portion 174Y is provided, the integrity between the common electrode 116 in the multilayer spacer 180 and the common electrode 116 outside the multilayer spacer 180 is significantly lost. Therefore, it is possible to form the spacer blue layer 180B up to the inside of the groove.
  • the laminated spacer 190 of FIG. 11 has a different layering order, and is formed in the order of a yellow transparent colored layer 190Y, a green transparent colored layer 190G, a blue transparent colored layer 190B, a common electrode 116, and a light shielding layer 192. ing.
  • a yellow transparent colored layer 190Y a green transparent colored layer 190G
  • a blue transparent colored layer 190B a common electrode 116
  • a light shielding layer 192 e.g., a light shielding.
  • a spacer red layer 200R is disposed instead of the spacer yellow layer. That is, the laminated spacer 200 does not include the yellow transparent colored layer 204Y around the laminated spacer 200. In this embodiment, cracks of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • a spacer red layer 210R is disposed instead of the spacer yellow layer, and a groove is formed to separate the laminated spacer 210 and the yellow display portion 214Y. Even in this embodiment, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • a spacer red layer 220R is disposed instead of the spacer yellow layer, and a groove is formed to separate the laminated spacer 220 and the yellow display portion 214Y.
  • the layer 220R and the spacer green layer 220G are covered. Even in this embodiment, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • the laminated spacer 230 in FIG. 15 includes a spacer red layer 230R instead of the spacer yellow layer, and the order in which the layers are laminated has been changed.
  • the red transparent colored layer 230R, the green transparent colored layer 230G, The transparent colored layer 230B, the common electrode 116, and the light shielding layer 232 are formed in this order.
  • the yellow transparent colored layer 234Y is formed after the formation of the red transparent colored layer 230R and before the formation of the common electrode 116. Even in this embodiment, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • the laminated spacer 240 in FIG. 16 is obtained by adding a spacer red layer 240R between the spacer yellow layer 240Y and the spacer green layer 240G. That is, the transparent coloring layer constituting the laminated spacer 240 is changed from three colors of red, green and blue to four colors of red, green, blue and yellow. Even in this embodiment, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • a spacer red layer 250R is added and the order of layer lamination is changed.
  • the light shielding layer 112, the blue transparent colored layer 250B, the red transparent colored layer 250R, and the green transparent colored layer 250G, the yellow transparent colored layer 250Y, and the common electrode 116 are formed in this order. Further, a groove for separating the laminated spacer 250 and the yellow display portion 254Y is formed. Even in this embodiment, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • the stacked spacer 260 in FIG. 18 has a spacer red layer 260R added and the layer stacking order changed, and the light shielding layer 112, the blue transparent colored layer 260B, the red transparent colored layer 260R, and the green transparent colored layer. 260G, the yellow transparent colored layer 260Y, and the common electrode 116 are formed in this order. A groove for separating the laminated spacer 260 and the yellow display portion 254Y is formed, and the spacer yellow layer 260Y covers the spacer green layer 260G, the spacer red layer 260R, and the spacer blue layer 260B. Even in this embodiment, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • a spacer red layer 270R is added between the spacer yellow layer 270Y and the spacer green layer 270G, and the stacking order of the layers is changed, so that the yellow transparent colored layer 270Y and the red transparent layer
  • the colored layer 270R, the green transparent colored layer 270G, the blue transparent colored layer 270B, the common electrode 116, and the light shielding layer 272 are formed in this order. Even in this embodiment, cracking of the common electrode 116 in the pixel opening region can be suppressed.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a state in which pressure is applied to the top of the laminated spacer of the comparative example when the display surface of the liquid crystal display panel is strongly pressed with an observer's finger or the like.
  • the laminated spacer 620 of the comparative example has a light shielding layer 612, a green transparent coloring layer (spacer green layer) 620G, a blue transparent coloring layer (spacer blue layer) 620B, and a red transparent coloring from the bottom.
  • the layer (spacer red layer) 620R and the common electrode 616 are stacked in this order.
  • the spacer red layer 620R and the red transparent colored layer (red display portion) 614R in the opening region around the laminated spacer 620 are integrally formed.
  • FIG. 20 when pressure is applied to the top of the laminated spacer 620, the common electrode 616 cannot follow the deformation of the spacer red layer 620R, and the common electrode 616 is destroyed.
  • the cross-sectional view of FIG. 21 and the plan view of FIG. 22 schematically show how the common electrode 616 is broken by the pressurization of FIG. It extends to the region of the red transparent colored layer 614R around the laminated spacer 620.
  • the crack of the common electrode 616 reaches the pixel opening region, the liquid crystal layer 600 cannot be controlled to a desired alignment state when a voltage is applied to the liquid crystal layer in the cracked region, or the common electrode 616 turned up is opposed.
  • a display defect occurs due to a short circuit with the pixel electrode on the substrate side.

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Abstract

本発明は、液晶表示パネルに圧力が加わった際に、液晶層への電圧印加に用いられる共通電極が積層スペーサ近傍で破壊されることによって表示不良が引き起こされることを防止できるカラーフィルタ基板、及び、それを備える液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供する。本発明のカラーフィルタ基板は、複数色の透明着色層、及び、該透明着色層を覆う電極を備えるカラーフィルタ基板であって、該カラーフィルタ基板は、該透明着色層を含む２以上の層を積層して形成された積層スペーサを有し、該積層スペーサ内の透明着色層のうちで最も上に位置する層は、該積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されているカラーフィルタ基板である。

Description

カラーフィルタ基板、液晶表示パネル及び液晶表示装置
本発明は、カラーフィルタ基板、液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持した構成を有する液晶表示パネルを備える表示装置であり、基板に形成した電極により液晶層に電圧を印加して液晶層の配向状態を変化させることによって光の偏光状態を変化させて表示を行う。このため、液晶表示装置は、液晶表示パネルとは別に光源を必要とする非発光型の表示装置である。この液晶表示装置では、カラー表示を行うために、一対の基板の一方に複数色の透明着色層（カラーフィルタ）が形成される。
また、液晶表示装置では、一対の基板間の間隔、すなわち液晶層の厚みを制御するためのスペーサが用いられる。このスペーサとして、透明着色層が形成される基板（カラーフィルタ基板）に、複数色の透明着色層を積層して形成した積層スペーサを用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８－３９８０２号公報
本発明者らは、観察者が液晶表示装置の画面を指で強く押した場合等に液晶表示パネルに大きな圧力が加わることがあり、このときに積層スペーサ近傍で、液晶層への電圧印加に用いられる電極が破壊されることに着目した。このような電極の破壊は、画素開口領域外であれば表示に大きな影響を与えないが、画素開口領域内では、液晶層への電圧印加が適切に行えないことによって表示不良が生じる原因となってしまう。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、液晶表示パネルに圧力が加わった際に、液晶層への電圧印加に用いられる電極が積層スペーサ近傍で破壊されることによって表示不良が引き起こされることを防止できるカラーフィルタ基板、並びに、それを備える液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、積層スペーサを備えるカラーフィルタ基板において生じる透明着色層を覆う電極の破壊について種々検討したところ、液晶表示パネルに圧力が加わると積層スペーサ内の透明着色層が変形し、積層スペーサ内の透明着色層のうちで最も上（液晶表示パネルにおいて液晶層側）に位置する層が、該積層スペーサ周囲の透明着色層と一体化している場合には、この変形に追従できないために電極の破壊が生じることを見出した。そして、積層スペーサ内の透明着色層のうちで最も上に位置する層を、該積層スペーサの周囲に配置された透明着色層とは分離することにより、積層スペーサに必ず形成されることになる段差部分に透明着色層の変形を集中させることができ、画素開口領域での電極の損傷によって発生する表示不良を防止できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、複数色の透明着色層、及び、該透明着色層を覆う電極を備えるカラーフィルタ基板であって、該カラーフィルタ基板は、該透明着色層を含む２以上の層を積層して形成された積層スペーサを有し、該積層スペーサ内の透明着色層のうちで最も上に位置する層は、該積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されているカラーフィルタ基板である。
なお、上記透明着色層を覆う電極は、少なくとも透明着色層が形成された領域（画素開口領域）に設けられ、液晶層への電圧印加に利用される。液晶表示パネルにおいてカラーフィルタ基板と対向して配置される対向基板には、アクティブマトリクス駆動を行うため、液晶層への電圧印加用の電極が画素毎に配置されることがあり、この電極を一般に「画素電極」と呼ぶ。これに対して、カラーフィルタ基板に設けられる液晶層への電圧印加用の電極は、表示領域の全面に設けて複数の画素で共用されることがあり、この電極を一般に「共通電極」と呼ぶ。上記透明着色層を覆う電極は、共通電極であってもよい。
また、上記透明着色層を覆う電極は、積層スペーサの一部を構成するものであってもよいし、積層スペーサを構成しないものであってもよい。例えば、ＰＳＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒ－Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等では、液晶層の配向規制のため、カラーフィルタ基板側の電極にパターニングしたものを用いる。したがって、パターニングの際に積層スペーサ部の共通電極を除去すれば、積層スペーサ内に電極を含まない構成とすることができる。このような場合であっても、積層スペーサの周囲の画素開口領域及びその周辺領域には共通電極が設けられる。
以下に、本発明のカラーフィルタ基板の好適な形態を説明する。
上記好適な形態としては、上記積層スペーサが、透明着色層よりも上層に上記電極を有するものであり、上記電極よりも一層前に形成された上記積層スペーサ内の層が、上記積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されている形態が挙げられる。透明着色層を覆う電極が積層スペーサの一部を構成している形態では、電極よりも一層前に形成される積層スペーサ内の層が、上記積層スペーサの周囲に配置される透明着色層と一体化していると、特に電極の損傷が広範囲に広がりやすい。したがって、積層スペーサに含まれる電極よりも一層前に形成された層を、該積層スペーサの周囲に配置された透明着色層とは分離することにより、電極の損傷を効果的に抑制することができる。
上記好適な形態としては、上記積層スペーサが、上記積層スペーサ周囲の透明着色層と同色の透明着色層を含み、上記積層スペーサ内の透明着色層と、上記積層スペーサ周囲の同色の透明着色層とが、溝で区切られている形態が挙げられる。この形態では、積層スペーサの周囲に配置する透明着色層を積層スペーサの形成に用いつつ、溝で分離することによって電極の損傷が積層スペーサの周囲に広がることを効果的に防止できる。上記溝は、積層スペーサ内の電極に直に覆われる層として、積層スペーサ周囲の透明着色層と同色のものを用いる場合に、特に効果的である。
上記好適な形態としては、上記積層スペーサ内の少なくとも一つの透明着色層が、上記積層スペーサを平面視したときに、一層下の層が配置された領域内に包含されている形態が挙げられる。なお、上記積層スペーサを平面視したときとは、言い換えれば、本発明のカラーフィルタ基板主面を平面視したときである。例えば、上の層ほど面積が小さくなるように透明着色層が積層され、積層スペーサを覆う電極が最上層に配置された構成を有する積層スペーサの場合、すべての透明着色層が少なくとも部分的に上記電極に直に覆われることになり、隣接する２つの透明着色層の関係では上側の層が下側の層の配置された領域内に包含されることになる。このような形態では、上記電極は階段状に形成されるため、段差によって上記電極の損傷が積層スペーサの周囲に広がることを効果的に防止できる。
上記好適な形態としては、上記積層スペーサ内の少なくとも一つの透明着色層が、該積層スペーサ周囲の透明着色層と一体化している形態が挙げられる。すなわち、積層スペーサ内の透明着色層のうちで最も上に位置する層は、該積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されるが、積層スペーサ内の透明着色層のうちで最も上に位置する層を除く他の層については、積層スペーサ周囲の透明着色層と一体化していてもよい。この形態では、積層スペーサと周囲の透明着色層との間が緩やかに傾斜した電極によって接続されることを防止できるため、電極の損傷が積層スペーサの周囲に広がることを効果的に防止できる。
上記好適な形態としては、上記積層スペーサ内の全ての層が、該積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されている形態が挙げられる。この形態では、電極の損傷が積層スペーサの周囲に広がることを特に効果的に防止できる。
本発明はまた、上記カラーフィルタ基板、対向基板、及び、該カラーフィルタ基板と該対向基板とに挟持された液晶層を備える液晶表示パネルでもある。上記対向基板は、上記カラーフィルタ基板と対向して配置されるものであれば特に限定されるものではない。例えば、上記カラーフィルタ基板に画素制御用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が設けられないのであれば、上記対向基板には画素制御用のＴＦＴ等が設けられ、一般に、ＴＦＴ基板、アクティブマトリクス基板と呼ばれることがある。他方、上記カラーフィルタ基板に画素制御用のＴＦＴが設けられる場合、上記対向基板には画素制御用のＴＦＴ等を設けなくてよい。
本発明の液晶表示パネルにおいて、上記積層スペーサは、カラーフィルタ基板と対向基板との間隔を制御するためのメインスペーサであってもよいし、メインスペーサよりも低い高さで設計され、観察者が液晶表示装置の画面を指で強く押した場合等に補助的に機能するサブスペーサであってもよい。すなわち、上記対向基板は、上記積層スペーサが接するように上記カラーフィルタ基板に接合されていてもよいし、上記積層スペーサと間隔を空けて上記カラーフィルタ基板に接合されていてもよい。
最上層に電極が配置された上記積層スペーサをメインスペーサとして用いる場合には、積層スペーサ内の電極と対向基板に設けられた電極との短絡を防止する観点から、上記対向基板は、液晶層への電圧印加用の電極を該積層スペーサと重畳しない位置に有する形態であることが好ましい。
本発明は更に、上記液晶表示パネルを備える液晶表示装置でもある。本発明の液晶表示装置は、上述した本発明の液晶表示パネルと同様の効果を発揮することができる。
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本発明のカラーフィルタ基板、液晶表示パネル及び液晶表示装置によれば、液晶表示パネルに圧力が加わった際に、液晶層への電圧印加に用いられる電極が積層スペーサ近傍で破壊されたとしても、画素開口領域内に電極の損傷が広がることを防止でき、表示不良の発生を抑制できる。
実施形態１の液晶表示パネルの断面を示す模式図である。 実施形態１の液晶表示パネルの表示面を示す平面模式図である。 液晶表示パネルの表示面が観察者の指等で強く押された場合に、実施形態１の積層スペーサの頂部に圧力が加わる様子を模式的に示す断面図である。 図３の加圧により実施形態１の共通電極が破壊された様子を模式的に示す断面図である。 実施形態１の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態１の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態１の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。 液晶表示パネルの表示面が観察者の指等で強く押された場合に、比較例の積層スペーサの頂部に圧力が加わる様子を模式的に示す断面図である。 図２０の加圧により共通電極が破壊された様子を模式的に示す断面図である。 図２０の加圧により共通電極が破壊された様子を模式的に示す平面図である。
以下に実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
実施形態１
図１は、実施形態１の液晶表示パネルの断面を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の液晶表示パネルは、一対の基板１００，５００間に液晶層６００が挟持された構造を有しており、基板１００，５００間の間隔を制御する部材として、積層スペーサ１２０が設けられている。積層スペーサ１２０は、カラーフィルタ基板１００に形成され、カラーフィルタ基板１００と対向基板５００の貼り合わせ後に、その最上部が対向基板５００と接触する。
図１に示すように、カラーフィルタ基板１００は、ガラス基板、樹脂基板、ステンレス基板等の基板１１０面上に、複数色の透明着色層１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂ及び遮光層１１２が配置された構成を有する。本実施形態において、対向基板５００は、薄膜トランジスタアレイ基板であり、基板５１０面上に、配線・電極５１２、絶縁膜５１４、画素電極５１６等を備えている。
図２は、実施形態１の液晶表示パネルの表示面を示す平面模式図である。図２に示すように、本実施形態では、赤色、緑色及び青色の３色の透明着色層１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂが設けられている。透明着色層は、一般にカラーフィルタとも呼ばれ、可視光のうち特定の波長域のみを透過させることにより表示光の着色を行うことができる。複数色の透明着色層を組み合わせて配置することでカラー表示が実現される。透明着色層１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂが配置される領域が、主に画素開口領域として利用される。
遮光層１１２は、一般にブラックマトリックスとも呼ばれ、異なる色の透明着色層間、配線・ＴＦＴの配置領域等の黒表示、遮光が必要な領域に配置される。この領域は、遮光層１１２を設けることなく、複数色の透明着色層１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂを重ね合わせることによっても形成可能である。
本実施形態では、積層スペーサ１２０は、赤色の透明着色層１１４Ｒが配置された領域内であって更に遮光層１１２が配置された領域に位置している。積層スペーサ１２０が配置される領域は、積層スペーサ１２０によって液晶の配向が影響を受けるので画素開口領域としては利用されないことが多い。また、積層スペーサ１２０は、その最上層を構成する共通電極１１６が対向基板５００側の画素電極５１６と接触して短絡しないように、画素電極５１６が配置されていない領域で対向基板５００と接している。
以下では、積層スペーサ１２０がカラーフィルタ基板１００側に形成されていることから、カラーフィルタ基板１００側を下、対向基板５００側を上として、積層スペーサ１２０に関する説明を行う。積層スペーサ１２０は、下から、遮光層１１２、赤色の透明着色層（スペーサ赤層）１２０Ｒ、緑色の透明着色層（スペーサ緑層）１２０Ｇ、青色の透明着色層（スペーサ青層）１２０Ｂ及び共通電極１１６の順に積層された構成を有する。積層スペーサ１２０における積層順から分かるように、本実施形態では、遮光層１１２、赤色の透明着色層１１４Ｒ，１２０Ｒ、緑色の透明着色層１１４Ｇ，１２０Ｇ、青色の透明着色層１１４Ｂ，１２０Ｂ及び共通電極１１６の順に形成されている。
スペーサ赤層１２０Ｒは、積層スペーサ１２０の周囲の画素開口領域の赤色の透明着色層（赤表示部）１１４Ｒと一体的に形成されている。スペーサ緑層１２０Ｇ及びスペーサ青層１２０Ｂは、画素開口領域の緑色の透明着色層（緑表示部）１１４Ｇ、及び、画素開口領域の青色の透明着色層（青表示部）１１４Ｂとは分離されている。共通電極１１６は、積層スペーサ１２０内と積層スペーサ１２０周囲の画素開口領域とで一体的に形成されている。
スペーサ赤層１２０Ｒ、スペーサ緑層１２０Ｇ及びスペーサ青層１２０Ｂは、上に位置する層ほど小さい面積にされている。これは、積層プロセスでの層の配置ずれに対するマージンになるとともに、積層スペーサ１２０に対する加圧によって共通電極１１６が破壊された際に共通電極１１６の損傷が積層スペーサ１２０外へ広がることを抑制することにも寄与する。すなわち、上に位置する層ほど小さい面積にすることによって、スペーサ青層１２０Ｂの垂直な側面とスペーサ緑層１２０Ｇの水平な上面との境界部、スペーサ緑層１２０Ｇの水平な上面と垂直な側面との境界部、及び、スペーサ緑層１２０Ｇの垂直な側面とスペーサ赤層１２０Ｒの水平な上面との境界部に段差部が形成され、この段差部に透明着色層の変形を集中させることができる。その結果、共通電極１１６の損傷が積層スペーサ１２０外で生じることを防止できる。
また、加圧によってスペーサ青層１２０Ｂの水平な上面に接する共通電極１１６が破壊されてひび割れが生じた場合に、スペーサ青層１２０Ｂの水平な上面内ではひび割れが伝播しやすいが、スペーサ青層１２０Ｂの水平な上面と垂直な側面との境界線でひび割れの伝播を抑制できる。同様に、スペーサ青層１２０Ｂの垂直な側面とスペーサ緑層１２０Ｇの水平な上面との境界線、スペーサ緑層１２０Ｇの水平な上面と垂直な側面との境界線、及び、スペーサ緑層１２０Ｇの垂直な側面とスペーサ赤層１２０Ｒの水平な上面との境界線においても、ひび割れの伝播を抑制できる。
液晶表示パネルの加圧時には対向基板５００と接する部分に圧力が集中するため、スペーサ青層１２０Ｂの水平な上面に接する共通電極１１６が特に破壊されやすく、共通電極１１６のひび割れが積層スペーサ１２０外の画素開口領域まで広がらないようにするためには、共通電極１１６よりも一層前に形成されたスペーサ青層１２０Ｂの上面の範囲を狭めることが重要である。本実施形態では、青色の透明着色層１２０Ｂは、積層スペーサ１２０周囲の赤色の透明着色層１１４Ｒとは分離されていることから、画素開口領域での共通電極１１６のひび割れを充分に抑制できている。
赤色の透明着色層１１４Ｒ，１２０Ｒ、緑色の透明着色層１１４Ｇ，１２０Ｇ及び青色の透明着色層１１４Ｂ，１２０Ｂの形成方法としては特に限定されず、例えば、コーターにより基板１１０上に感光性樹脂材料を塗布して感光性樹脂膜を成膜し、更にフォトリソグラフィにより感光性樹脂膜をパターニングする方法や、基材上に感光性樹脂膜が設けられたドライフィルムを用いて基板１１０上に感光性樹脂膜を転写し、更にフォトリソグラフィにより感光性樹脂膜をパターニングする方法が挙げられる。
透明着色層１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂ，１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの材料としては、感光性樹脂等の樹脂材料が挙げられる。共通電極１１６の材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等が挙げられる。このように、透明着色層と共通電極とは異なる材料で形成されるのが一般的であり、従来では透明着色層の変形に追従できずに共通電極が損傷することがあった。
図３は、液晶表示パネルの表示面が観察者の指等で強く押された場合に、実施形態１の積層スペーサ１２０の頂部に圧力が加わる様子を模式的に示す断面図である。特に、携帯機器の表示装置、タッチパネルを備える表示装置では、液晶表示パネルの表示面が観察者の指等で強く押されることがあり、このとき、図３に示すように、積層スペーサ１２０の頂部に圧力が加わることがある。
本実施形態の積層スペーサ１２０は、上述したように、スペーサ赤層１２０Ｒ、スペーサ緑層１２０Ｇ及びスペーサ青層１２０Ｂのうち、上に位置する層ほど小さい面積で形成されている。したがって、図４の断面図に、図３の加圧により本実施形態の共通電極１１６が破壊された様子を模式的に示しているように、スペーサ青層１２０Ｂの水平な上面内では共通電極１１６のひび割れが伝播しているが、積層スペーサ１２０内の複数の段差（水平な上面と垂直な側面との境界）により効果的にひび割れの拡大が抑制され、積層スペーサ１２０外の画素開口領域までは達していない。
なお、本実施形態の積層スペーサ１２０については、共通電極１１６よりも一層前に形成された層の上面の範囲を狭めるという趣旨を逸脱しない範囲で、さまざまな改変が可能である。
図５～７は、実施形態１の積層スペーサ１２０の変形例の断面を示す模式図である。図５の積層スペーサ１３０は、スペーサ赤層１３０Ｒと赤表示部１３４Ｒとを分離するために溝を形成したものである。この溝によって、スペーサ青層１３４Ｂの水平な上面と赤表示部１３４Ｒとの間に形成される段差の数を増やすことができる。更に、溝内の共通電極１１６は、赤表示部１３４Ｒ上の共通電極１１６よりも下の位置にあるので、積層スペーサ１３０内の共通電極１１６と積層スペーサ１３０外の共通電極１１６との間の一体性が大幅に失われており、特に効果的に画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図６の積層スペーサ１４０は、スペーサ赤層１４０Ｒと赤表示部１３４Ｒとを分離するために溝を形成するとともに、スペーサ青層１４０Ｂによってスペーサ赤層１４０Ｒ及びスペーサ緑層１４０Ｇを被覆したものである。スペーサ赤層１４０Ｒと赤表示部１３４Ｒとを分離するための溝が設けられる場合には、積層スペーサ１４０内の共通電極１１６と積層スペーサ１４０外の共通電極１１６との間の一体性が大幅に失われているので、スペーサ青層１４０Ｂを溝内まで形成することが可能である。
図７の積層スペーサ１５０は、層の積層順が変更されており、赤色の透明着色層１５０Ｒ、緑色の透明着色層１５０Ｇ、青色の透明着色層１５０Ｂ、共通電極１１６及び遮光層１５２の順に形成されている。このように共通電極１１６が対向基板５００と直接に接しない場合であっても、共通電極１１６は、積層スペーサ１５０内における最上部で破壊されやすい。この場合も、共通電極１１６よりも一層前に形成されたスペーサ青層１５０Ｂの上面の範囲を狭めることで画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
実施形態２
実施形態１の液晶表示パネルは、赤色、緑色及び青色の３色の透明着色層を備えるものであったが、本実施形態の液晶表示パネルは、赤色、緑色、青色及び黄色の４色の透明着色層を備えている。色数を増やすことにより、カラー表示の色再現範囲の拡大等の表示品位の向上が可能となるものの、製造工程数が増加することで生産効率の低下、製造ラインの設計変更等の問題も生じる。これに対して、従来の垂直配向モードの液晶表示装置で形成されていた液晶の配向制御用の構造物を省略する技術等を活用すれば製造工程数の増加を抑制することができる。したがって、従来の製造ラインを変更することなく黄色の透明着色層を追加することも可能である。しかしながら、各色の透明着色層は、液晶層への電圧印加に用いる電極を充分に機能させるために、この電極よりも下層に形成されることが望ましい点で、液晶の配向制御用の構造物とは異なる。このため、赤色、緑色、青色及び黄色の４色の透明着色層を形成する場合には、液晶層への電圧印加に用いる電極は、設計上、積層スペーサの最上層に位置して対向基板と接する構成となりやすく、液晶表示パネルに外力が加わると破壊されやすいという課題がある。
図８は、実施形態２の積層スペーサの断面を示す模式図である。本実施形態では、積層スペーサ１６０は、黄色の透明着色層１６４Ｙが配置された領域内であって更に遮光層１１２が配置された領域に位置している。積層スペーサ１６０は、下から、遮光層１１２、黄色の透明着色層（スペーサ黄層）１６０Ｙ、緑色の透明着色層（スペーサ緑層）１６０Ｇ、青色の透明着色層（スペーサ青層）１６０Ｂ及び共通電極１１６の順に積層された構成を有する。積層スペーサ１６０における積層順から分かるように、本実施形態では、遮光層１１２、黄色の透明着色層１６０Ｙ、緑色の透明着色層１６０Ｇ、青色の透明着色層１６０Ｂ及び共通電極１１６の順に形成されている。赤色の透明着色層は、積層スペーサ１６０に含まれないので共通電極１１６の形成より前であれば、どのタイミングで形成してもよい。
スペーサ黄層１６０Ｙは、積層スペーサ１６０の周囲の画素開口領域の黄色の透明着色層（黄表示部）１６４Ｙと一体的に形成されている。スペーサ緑層１６０Ｇ及びスペーサ青層１６０Ｂは、画素開口領域の緑色の透明着色層（緑表示部）、及び、画素開口領域の青色の透明着色層（青表示部）とは分離されている。共通電極１１６は、積層スペーサ１６０内と積層スペーサ１６０周囲の画素開口領域とで一体的に形成されている。
スペーサ黄層１６０Ｙ、スペーサ緑層１６０Ｇ及びスペーサ青層１６０Ｂは、上に位置する層ほど小さい面積にされている。これは、積層プロセスでの層の配置ずれに対するマージンになるとともに、積層スペーサ１６０に対する加圧によって共通電極１１６が破壊された際に共通電極１１６の損傷が積層スペーサ１６０外へ広がることを抑制することにも寄与する。すなわち、上に位置する層ほど小さい面積にすることによって、スペーサ青層１６０Ｂの垂直な側面とスペーサ緑層１６０Ｇの水平な上面との境界部、スペーサ緑層１６０Ｇの水平な上面と垂直な側面との境界部、及び、スペーサ緑層１６０Ｇの垂直な側面とスペーサ黄層１６０Ｙの水平な上面との境界部に段差部が形成され、この段差部に透明着色層の変形を集中させることができる。その結果、共通電極１１６の損傷が積層スペーサ１６０外で生じることを防止できる。
また、加圧によってスペーサ青層１６０Ｂの水平な上面に接する共通電極１１６が破壊されてひび割れが生じた場合に、スペーサ青層１６０Ｂの水平な上面内ではひび割れが伝播しやすいが、スペーサ青層１６０Ｂの水平な上面と垂直な側面との境界線でひび割れの伝播を抑制できる。同様に、スペーサ青層１６０Ｂの垂直な側面とスペーサ緑層１６０Ｇの水平な上面との境界線、スペーサ緑層１６０Ｇの水平な上面と垂直な側面との境界線、及び、スペーサ緑層１６０Ｇの垂直な側面とスペーサ黄層１６０Ｙの水平な上面との境界線においても、ひび割れの伝播を抑制できる。
液晶表示パネルの加圧時には対向基板５００と接する部分に圧力が集中するため、スペーサ青層１６０Ｂの水平な上面に接する共通電極１１６が特に破壊されやすく、共通電極１１６のひび割れが積層スペーサ１６０外の画素開口領域まで広がらないようにするためには、共通電極１１６よりも一層前に形成されたスペーサ青層１６０Ｂの上面の範囲を狭めることが重要である。本実施形態では、青色の透明着色層１６０Ｂは、積層スペーサ１６０周囲の黄色の透明着色層１６４Ｙとは分離されていることから、画素開口領域での共通電極１１６のひび割れを充分に抑制できている。
黄色の透明着色層１６０Ｙ，１６４Ｙ、緑色の透明着色層１６０Ｇ及び青色の透明着色層１６０Ｂの形成方法としては特に限定されず、例えば、コーターにより基板１１０上に感光性樹脂材料を塗布して感光性樹脂膜を成膜し、更にフォトリソグラフィにより感光性樹脂膜をパターニングする方法や、基材上に感光性樹脂膜が設けられたドライフィルムを用いて基板１１０上に感光性樹脂膜を転写し、更にフォトリソグラフィにより感光性樹脂膜をパターニングする方法が挙げられる。
なお、本実施形態の積層スペーサ１６０については、共通電極１１６よりも一層前に形成された層の上面の範囲を狭めるという趣旨を逸脱しない範囲で、さまざまな改変が可能である。
図９～１９は、実施形態２の積層スペーサの変形例の断面を示す模式図である。図９の積層スペーサ１７０は、スペーサ黄層１７０Ｙと黄表示部１７４Ｙとを分離するために溝を形成したものである。この溝によって、スペーサ黄層１７０Ｙの水平な上面と黄表示部１７４Ｙとの間に形成される段差の数を増やすことができる。更に、溝内の共通電極１１６は、黄表示部１７４Ｙ上の共通電極１１６よりも下の位置にあるので、積層スペーサ１７０内の共通電極１１６と積層スペーサ１７０外の共通電極１１６との間の一体性が大幅に失われており、特に効果的に画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１０の積層スペーサ１８０は、スペーサ黄層１８０Ｙと黄表示部１７４Ｙとを分離するために溝を形成するとともに、スペーサ青層１８０Ｂによってスペーサ黄層１８０Ｙ及びスペーサ緑層１８０Ｇを被覆したものである。スペーサ黄層１８０Ｙと黄表示部１７４Ｙとを分離するための溝が設けられる場合には、積層スペーサ１８０内の共通電極１１６と積層スペーサ１８０外の共通電極１１６との間の一体性が大幅に失われているので、スペーサ青層１８０Ｂを溝内まで形成することが可能である。
図１１の積層スペーサ１９０は、層の積層順が変更されており、黄色の透明着色層１９０Ｙ、緑色の透明着色層１９０Ｇ、青色の透明着色層１９０Ｂ、共通電極１１６及び遮光層１９２の順に形成されている。このように共通電極１１６が対向基板５００と直接に接しない場合であっても、共通電極１１６は、積層スペーサ１９０内における最上部で破壊されやすい。この場合も、共通電極１１６よりも一層前に形成されたスペーサ青層１９０Ｂの上面の範囲を狭めることで画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１２の積層スペーサ２００は、スペーサ黄層に代えて、スペーサ赤層２００Ｒを配置したものである。すなわち、積層スペーサ２００周囲の黄色の透明着色層２０４Ｙを積層スペーサ２００に含めない構成としている。この形態において画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１３の積層スペーサ２１０は、スペーサ黄層に代えて、スペーサ赤層２１０Ｒを配置するとともに、積層スペーサ２１０と黄表示部２１４Ｙとを分離するために溝を形成したものである。この形態においても画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１４の積層スペーサ２２０は、スペーサ黄層に代えて、スペーサ赤層２２０Ｒを配置するとともに、積層スペーサ２２０と黄表示部２１４Ｙとを分離するために溝を形成し、スペーサ青層２２０Ｂによってスペーサ赤層２２０Ｒ及びスペーサ緑層２２０Ｇを被覆したものである。この形態においても画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１５の積層スペーサ２３０は、スペーサ黄層に代えて、スペーサ赤層２３０Ｒを配置するとともに、層の積層順が変更されており、赤色の透明着色層２３０Ｒ、緑色の透明着色層２３０Ｇ、青色の透明着色層２３０Ｂ、共通電極１１６及び遮光層２３２の順に形成されている。黄色の透明着色層２３４Ｙは、赤色の透明着色層２３０Ｒの形成よりも後であって共通電極１１６の形成よりも前に形成されている。この形態においても画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１６の積層スペーサ２４０は、スペーサ黄層２４０Ｙとスペーサ緑層２４０Ｇとの間にスペーサ赤層２４０Ｒを追加したものである。すなわち、積層スペーサ２４０を構成する透明着色層を赤色、緑色及び青色の３色から赤色、緑色、青色及び黄色の４色に変更している。この形態においても画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１７の積層スペーサ２５０は、スペーサ赤層２５０Ｒを追加するとともに、層の積層順が変更されており、遮光層１１２、青色の透明着色層２５０Ｂ、赤色の透明着色層２５０Ｒ、緑色の透明着色層２５０Ｇ、黄色の透明着色層２５０Ｙ及び共通電極１１６の順に形成されている。また、積層スペーサ２５０と黄表示部２５４Ｙとを分離するための溝が形成されている。この形態においても画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１８の積層スペーサ２６０は、スペーサ赤層２６０Ｒを追加するとともに、層の積層順が変更されており、遮光層１１２、青色の透明着色層２６０Ｂ、赤色の透明着色層２６０Ｒ、緑色の透明着色層２６０Ｇ、黄色の透明着色層２６０Ｙ及び共通電極１１６の順に形成されている。また、積層スペーサ２６０と黄表示部２５４Ｙとを分離するための溝が形成されるとともに、スペーサ黄層２６０Ｙによってスペーサ緑層２６０Ｇ、スペーサ赤層２６０Ｒ及びスペーサ青層２６０Ｂが被覆されたものである。この形態においても画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
図１９の積層スペーサ２７０は、スペーサ黄層２７０Ｙとスペーサ緑層２７０Ｇとの間にスペーサ赤層２７０Ｒを追加するとともに、層の積層順が変更されており、黄色の透明着色層２７０Ｙ、赤色の透明着色層２７０Ｒ、緑色の透明着色層２７０Ｇ、青色の透明着色層２７０Ｂ、共通電極１１６及び遮光層２７２の順に形成されている。この形態においても画素開口領域における共通電極１１６のひび割れを抑制できる。
比較例
図２０は、液晶表示パネルの表示面が観察者の指等で強く押された場合に、比較例の積層スペーサの頂部に圧力が加わる様子を模式的に示す断面図である。図２０に示すように、比較例の積層スペーサ６２０は、下から、遮光層６１２、緑色の透明着色層（スペーサ緑層）６２０Ｇ、青色の透明着色層（スペーサ青層）６２０Ｂ、赤色の透明着色層（スペーサ赤層）６２０Ｒ及び共通電極６１６の順に積層された構成を有するものである。また、スペーサ赤層６２０Ｒと積層スペーサ６２０周囲の開口領域の赤色の透明着色層（赤表示部）６１４Ｒとが一体的に形成されている。
図２０に示すように、積層スペーサ６２０の頂部に圧力が加わると、スペーサ赤層６２０Ｒの変形に共通電極６１６が追従することができずに共通電極６１６が破壊されてしまう。図２１の断面図及び図２２の平面図に、図２０の加圧により共通電極６１６が破壊された様子を模式的に示しているように、共通電極６１６のひび割れは、積層スペーサ６２０内だけでなく、積層スペーサ６２０周囲の赤色の透明着色層６１４Ｒの領域まで広がっている。共通電極６１６のひび割れが画素開口領域まで達することによって、ひび割れが生じた領域では、液晶層への電圧印加時に液晶層６００を所望の配向状態に制御できなくなったり、めくれあがった共通電極６１６が対向基板側の画素電極と短絡してしまう等の理由で、表示不良が発生してしまう。
上述した実施形態における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
なお、本願は、２００９年８月２８日に出願された日本国特許出願２００９－１９８３０５号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１００　カラーフィルタ基板
１１０　基板
１１２　遮光層
１１４Ｂ　青表示部
１１４Ｇ　緑表示部
１１４Ｒ　赤表示部
１１６　共通電極
１２０　積層スペーサ
１２０Ｂ　スペーサ青層
１２０Ｇ　スペーサ緑層
１２０Ｒ　スペーサ赤層
１３０　積層スペーサ
１３０Ｂ　スペーサ青層
１３０Ｇ　スペーサ緑層
１３０Ｒ　スペーサ赤層
１３４Ｒ　赤表示部
１４０　積層スペーサ
１４０Ｂ　スペーサ青層
１４０Ｇ　スペーサ緑層
１４０Ｒ　スペーサ赤層
１５０　積層スペーサ
１５０Ｂ　スペーサ青層
１５０Ｇ　スペーサ緑層
１５０Ｒ　スペーサ赤層
１５２　遮光層
１５４Ｒ　赤表示部
１６０　積層スペーサ
１６０Ｂ　スペーサ青層
１６０Ｇ　スペーサ緑層
１６０Ｙ　スペーサ黄層
１６４Ｙ　黄表示部
１７０　積層スペーサ
１７０Ｂ　スペーサ青層
１７０Ｇ　スペーサ緑層
１７０Ｙ　スペーサ黄層
１７４Ｙ　黄表示部
１８０　積層スペーサ
１８０Ｂ　スペーサ青層
１８０Ｇ　スペーサ緑層
１８０Ｙ　スペーサ黄層
１９０　積層スペーサ
１９０Ｂ　スペーサ青層
１９０Ｇ　スペーサ緑層
１９０Ｙ　スペーサ黄層
１９２　遮光層
１９４Ｙ　黄表示部
２００　積層スペーサ
２００Ｂ　スペーサ青層
２００Ｇ　スペーサ緑層
２００Ｒ　スペーサ赤層
２０４Ｙ　黄表示部
２１０　積層スペーサ
２１０Ｂ　スペーサ青層
２１０Ｇ　スペーサ緑層
２１０Ｒ　スペーサ赤層
２１４Ｙ　黄表示部
２２０　積層スペーサ
２２０Ｂ　スペーサ青層
２２０Ｇ　スペーサ緑層
２２０Ｒ　スペーサ赤層
２３０　積層スペーサ
２３０Ｂ　スペーサ青層
２３０Ｇ　スペーサ緑層
２３０Ｒ　スペーサ赤層
２３２　遮光層
２３４Ｙ　黄表示部
２５０　積層スペーサ
２５０Ｂ　スペーサ青層
２５０Ｇ　スペーサ緑層
２５０Ｒ　スペーサ赤層
２５０Ｙ　スペーサ黄層
２５４Ｙ　黄表示部
２６０　積層スペーサ
２６０Ｂ　スペーサ青層
２６０Ｇ　スペーサ緑層
２６０Ｒ　スペーサ赤層
２６０Ｙ　スペーサ黄層
２７０　積層スペーサ
２７０Ｂ　スペーサ青層
２７０Ｇ　スペーサ緑層
２７０Ｒ　スペーサ赤層
２７０Ｙ　スペーサ黄層
２７２　遮光層
２７４Ｙ　黄表示部
５００　対向基板
５１０　基板
５１２　配線・電極
５１４　絶縁膜
５１６　画素電極
６００　液晶層
６１０　基板
６１２　遮光層
６１４Ｂ　青表示部
６１４Ｇ　緑表示部
６１４Ｒ　赤表示部
６１６　共通電極
６２０　積層スペーサ
６２０Ｂ　スペーサ青層
６２０Ｇ　スペーサ緑層
６２０Ｒ　スペーサ赤層

Claims (11)

  1. 複数色の透明着色層、及び、該透明着色層を覆う電極を備えるカラーフィルタ基板であって、
    該カラーフィルタ基板は、該透明着色層を含む２以上の層を積層して形成された積層スペーサを有し、
    該積層スペーサ内の透明着色層のうちで最も上に位置する層は、該積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されている
    ことを特徴とするカラーフィルタ基板。
  2. 前記積層スペーサは、透明着色層よりも上層に前記電極を有するものであり、
    該電極よりも一層前に形成された該積層スペーサ内の層は、該積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されている
    ことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタ基板。
  3. 前記積層スペーサは、該積層スペーサ周囲の透明着色層と同色の透明着色層を含み、
    該積層スペーサ内の透明着色層と、該積層スペーサ周囲の同色の透明着色層とは、溝で区切られている
    ことを特徴とする請求項１又は２記載のカラーフィルタ基板。
  4. 前記積層スペーサ内の少なくとも一つの透明着色層は、該積層スペーサを平面視したときに、一層下の層が配置された領域内に包含されていることを特徴とする請求項２又は３記載のカラーフィルタ基板。
  5. 前記積層スペーサ内の少なくとも一つの透明着色層は、該積層スペーサ周囲の透明着色層と一体化していることを特徴とする請求項１、２又は４記載のカラーフィルタ基板。
  6. 前記積層スペーサ内の全ての層は、該積層スペーサ周囲の透明着色層とは分離されていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のカラーフィルタ基板。
  7. 請求項１～６のいずれかに記載のカラーフィルタ基板、対向基板、及び、該カラーフィルタ基板と該対向基板とに挟持された液晶層を備えることを特徴とする液晶表示パネル。
  8. 前記対向基板は、該積層スペーサが接するように該カラーフィルタ基板に接合されていることを特徴とする請求項７記載の液晶表示パネル。
  9. 前記積層スペーサの最上層には、電極が配置されており、
    前記対向基板は、液晶層への電圧印加用の電極を該積層スペーサと重畳しない位置に有する
    ことを特徴とする請求項７又は８記載の液晶表示パネル。
  10. 前記対向基板は、該積層スペーサと間隔を空けて該カラーフィルタ基板に接合されていることを特徴とする請求項７～９のいずれかに記載の液晶表示パネル。
  11. 請求項７～１０のいずれかに記載の液晶表示パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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