JP2000075281A - 液晶パネル用カラーフィルター基板及び同基板を用いた液晶パネル - Google Patents

液晶パネル用カラーフィルター基板及び同基板を用いた液晶パネル

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JP2000075281A
JP2000075281A JP24239098A JP24239098A JP2000075281A JP 2000075281 A JP2000075281 A JP 2000075281A JP 24239098 A JP24239098 A JP 24239098A JP 24239098 A JP24239098 A JP 24239098A JP 2000075281 A JP2000075281 A JP 2000075281A
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crystal panel
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Shirou Sumida
祉朗 炭田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルター基板を用いた液晶パネルに
おいて、一部のスペーサー粒子への集中荷重によってセ
ルギャップを不均一にしたり、スペーサー粒子の移動に
よって液晶配向を乱したりすることを防止する。 【解決手段】 遮光層2とカラーフィルター層31、3
2、33とが重なる領域が存在しないか、存在したとし
ても、カラーフィルター基板作成時の位置合わせのため
に必要な最低限度にとどめたカラーフィルター基板を用
いて、液晶パネルを作成する。アレイ基板上の各領域の
段差がカラーフィルター基板上の段差によって相殺され
るため、液晶層中のすべてのスペーサ粒子7がセルギャ
ップ形成に寄与する。このため、セルギャップが均一に
保たれ、かつ、スペーサー粒子の移動が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル用カラ
ーフィルター基板及び同基板を用いた液晶パネルに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の液晶パネル用のカラーフィルター
基板(以下、「CF基板」と称する)の主要部分の概略
図とその側面図を図6に示し、このCF基板を用いた従
来のTFT液晶パネルの主要部分の断面図を図7に示
す。
【0003】CF基板には、ストライプ型、デルタ型、
ダイアゴナル型等のカラーフィルター層(以下、「CF
層」と称する)の配列パターンが有り、これらは液晶パ
ネルの用途によって使い分けられている。図では、簡単
のためにストライプ型のパターンを用いて説明する。
【0004】図6及び図7に示すように、従来のCF基
板91では、透明基板としてのガラス基板1上に形成さ
れた赤、青、緑のCF層31、32、33は、遮光層2
と重なるように形成されている。特に、遮光層2のう
ち、TFT素子領域81に対応した遮光層21や、ゲー
ト電極線に対応した遮光層22とは、完全に重なってい
る。
【0005】液晶パネルでは、通常、図7に示すように
液晶層6内に樹脂製のスペーサー粒子7が散布されてお
り、このスペーサー粒子7が上下の基板すなわちCF基
板91とアレイ基板92とを支持することによって、液
晶パネルのセルギャップを均一に保つように構成されて
いる。スペーサー粒子7の散布数が多ければ多いほどセ
ルギャップは安定するが、一方、多すぎた場合にはスペ
ーサー粒子7周辺の液晶配向の乱れが顕著になり、液晶
パネルの表示品位の低下をまねいたり、液晶パネル内に
気泡が発生するという弊害が生じる。このため、多くの
場合は、スペーサーの散布数は1平方ミリメートル当た
り100〜300個程度である。なお、4は透明電極、
5は配向膜である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】TFT液晶パネルで
は、図7に示すようにアレイ基板92の構造が複雑であ
り、各領域間での段差が大きい。詳細には、積層された
膜が最も厚いTFT素子領域81やゲート電極線領域・
ソース電極線領域83と、最も薄い表示領域82とで
は、0.7〜2.0μm程度の段差が生じる。このた
め、セルギャップの形成に寄与するのは、全スペーサー
粒子7のうちのTFT素子領域81やゲート電極線領域
・ソース電極線領域83に散布されたスペーサー粒子7
1のみである。その数は、パネルの設計によって異なる
が、多くの場合、全スペーサー粒子のうちの20〜30
%程度にすぎない。図7において、72は、セルギャッ
プの形成に寄与していないスペーサー粒子で、主として
表示領域82に散布されたものである。
【0007】このような構成のTFT液晶パネルでは、
パネル外部から圧力が加えられた場合に、上下の基板9
1、92を支持している一部のスペーサー粒子71にの
み集中的に荷重が付加されるために、スペーサー粒子7
1がCF基板91に埋没したり、スペーサー粒子71が
破損したりすることによって、液晶パネルのセルギャッ
プが不均一になりやすいという課題がある。
【0008】さらに、セルギャップの形成に寄与してい
ないスペーサー粒子72がパネル内で移動し、これによ
って液晶配向を乱して表示品位を劣化させるという課題
がある。
【0009】そこで本発明は、このような課題を解決し
て、一部のスペーサー粒子への集中荷重によってセルギ
ャップを不均一にしたり、スペーサー粒子の移動によっ
て液晶配向を乱したりすることを防止できるようにする
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、透明基板上の遮光層とCF層とを、互いに重
ならないように形成したものである。
【0011】このようなものであると、TFTアレイ基
板上の複雑な段差を、CF基板上に互いに重ならないよ
うに形成されたCF層と遮光層との段差で補正すること
ができる。このため、散布されたスペーサー粒子のほと
んどをCF基板とTFTアレイ基板との間で支持するこ
とができ、一部のスペーサー粒子への集中荷重によって
セルギャップを不均一にしたり、スペーサー粒子の移動
によって液晶配向を乱したりすることが防止される。
【0012】
【発明の実施の形態】請求項1記載の本発明は、透明基
板上の遮光層とCF層とが、互いに重ならないように形
成されているようにしたものである。
【0013】これによれば、TFTアレイ基板上の複雑
な段差を、CF基板上に互いに重ならないように形成さ
れたCF層と遮光層との段差で補正することができる。
このため、散布されたスペーサー粒子のほとんどをCF
基板とTFTアレイ基板との間で支持することができ、
一部のスペーサー粒子への集中荷重によってセルギャッ
プを不均一にしたり、スペーサー粒子の移動によって液
晶配向を乱したりすることを防止できる。
【0014】請求項2記載の本発明は、透明基板上の遮
光層とCF層とが、互いに重なる領域の幅が5μm以下
になるように形成されているようにしたものである。こ
れによれば、遮光層とCF層との重なる領域が、CF基
板作成時の位置合わせのために必要な最低限度にとどめ
られることになるため、同様に、TFTアレイ基板上の
複雑な段差を、CF層と遮光層との段差で補正すること
ができる。
【0015】請求項3記載の本発明は、CF層の膜厚が
遮光層の膜厚よりも厚く、その差が0.5μm以上2.
2μm以下であるようにしたものである。これによれ
ば、CF層の膜厚が遮光層の膜厚よりも厚く、その差
が、アレイ基板のTFT素子領域やゲート電極繊領域や
ソース電極線領域と、表示領域との段差と同程度となる
ように形成されるので、さらに効果的である。
【0016】請求項4記載の本発明は、液晶材料を挟持
するCF基板とTFTアレイ基板とを有し、CF基板
は、遮光層と、この遮光層に重ならないように形成され
たCF層とを有し、アレイ基板上のTFT素子領域とソ
ース電極線領域とゲート電極線領域とが、CF基板の遮
光層と対応して位置するように、前記CF基板とTFT
アレイ基板とが互いに貼り合わされているようにしたも
のである。
【0017】これによれば、TFTアレイ基板上の複雑
な段差を、CF基板上に互いに重ならないように形成さ
れたCF層と遮光層との段差で補正することができる。
このため、散布されたスペーサー粒子のほとんどをCF
基板とTFTアレイ基板との間で支持することができ、
一部のスペーサー粒子への集中荷重によってセルギャッ
プを不均一にしたり、スペーサー粒子の移動によって液
晶配向を乱したりすることを防止できる。
【0018】請求項5記載の本発明は、液晶材料を挟持
するCF基板とTFTアレイ基板とを有し、CF基板
は、遮光層と、この遮光層と重なる領域の幅が5μm以
下となるように形成されたCF層とを有し、アレイ基板
上のTFT素子領域とソース電極線領域とゲート電極線
領域とが、CF基板の遮光層と対応して位置するよう
に、前記CF基板とTFTアレイ基板とが互いに貼り合
わされているようにしたものである。
【0019】これによれば、遮光層とCF層との重なる
領域が、CF基板作成時の位置合わせのために必要な最
低限度にとどめられることになるため、同様に、TFT
アレイ基板上の複雑な段差を、CF層と遮光層との段差
で補正することができる。
【0020】請求項6記載の本発明は、CF層の膜厚が
遮光層の膜厚よりも厚く、その差が0.5μm以上2.
2μm以下であるようにしたものである。これによれ
ば、CF層の膜厚が遮光層の膜厚よりも厚く、その差
が、アレイ基板のTFT素子領域やゲート電極繊領域や
ソース電極線領域と、表示領域との段差と同程度となる
ように形成されるので、さらに効果的である。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1〜図5
を用いて、図6及び図7に示したものと同一の部材には
同一の参照番号を付して説明する。
【0022】本発明の第1の実施例を図1及び図2に示
す。すなわち、エッチングによりパターン形成されたク
ロム遮光基板1上に、カラーレジスト塗布、プリベー
ク、露光、現像、ポストベークを繰り返し行って、赤、
青、緑のCF層31、32、33を形成した。その後、
透明電極4を膜付けして、CF基板91を作成した。こ
の時、CF層31、32、33とクロム遮光層2とが重
ならないように十分に位置合わせを行い、図1に示すパ
ターンを得た。
【0023】また、表1に示すように、クロム遮光層2
の膜厚は0.1μmとなるようにし、CF層31、3
2、33の膜厚については1.1〜1.9μmの5通り
のもの(基板番号1〜5)を作成した。なお、表1にお
いて、「遮光層−CF層段差」の欄の値は、実測値であ
って、「遮光層厚」の欄の値と「CF層厚」の欄の値と
の差値とは必ずしも一致していない。
【0024】
【表1】
【0025】図3及び図4は、本発明の第2の実施例を
示す。すなわち、実際の生産時の位置合わせマージンを
考慮して、図3に示すように、CF層31、32、33
とクロム遮光層2とが互いに重なる領域を有し、この領
域の幅が5μmとなるCF基板91を形成した。
【0026】また、比較例として、図6及び図7に示す
従来パターンのCF基板も作成した。
【0027】表1に示すように、これら第2の実施例
(基板番号6)及び比較例(基板番号7)におけるCF
基板91のクロム遮光層2とCF層31、32、33の
膜厚は、それぞれ、0.1μmと1.5μmであった。
【0028】次に、予め準備しておいたTFTアレイ基
板92と上記各CF基板91とに所定の処理を施して、
図2、4、7に断面を示すようなTFT液晶パネルを作
成した。
【0029】このときに用いたTFTアレイ基板92に
おいて、TFT素子領域81及びゲート電極線及びソー
ス電極線と、表示領域82との段差は、それぞれ1.4
μm、1.3μm、1.1μmであった。
【0030】スペーサー粒子7は、平均粒径が4.5μ
mのものを用いて、1平方ミリメートル当たり200±
50個散布した。
【0031】このようにして作成した液晶パネルについ
て、セルギャップの測定をおこなった。またこれらのパ
ネルについて、50kHz1時間の振動試験を行った
後、スペーサー粒子7の移動による配向乱れの有無を顕
微鏡観察した。これらの結果を表2に示す。なお、配向
乱れの有無は、その程度に応じて、「○」、「△」、
「×」の三段階で評価した。
【0032】
【表2】
【0033】さらに、図5に示すようにこれらの液晶パ
ネル93に所定のゴム95を介して荷重94を付加し
て、セルギャップ異常が発生する圧力を測定した。その
結果についても、併せて表2に示す。
【0034】表1及び表2から明らかなように、本発明
によれば、セルギャップ精度が高く、スペーサー粒子の
移動が少なく、パネル外部からの圧力にも強い液晶パネ
ルが得られた。特に、CF基板91のCF層31、3
2、33と遮光層2との段差を、アレイ基板92の最大
段差の±0.22μm以内に設定した時に効果が大き
い。
【0035】これは、本発明の液晶パネルでは、アレイ
基板92とCF基板91との面内の段差が補正しあって
おり、したがって散布したほとんどのスペーサー粒子7
がアレイ基板92とCF基板91とに支持されているた
めに、一部のスペーサー粒子にのみ荷重が集中するとい
うことがなく、また振動等によるスペーサー粒子7の移
動も起こりにくいためと考えられる。
【0036】また、CF層31、32、33と遮光層2
との重ね合わせ領域の幅が5μm程度ならば、同様の効
果が得られることも確認できた。なお、本実施例では、
アレイ基板92として、基板面内段差が最大で1.4μ
mのものを用いたが、基板面内の最大段差が0.7〜
2.0μmのアレイ基板であれば、同様の効果が得られ
る。
【0037】さらに、CF層の上にオーバーコート層が
形成されたCF基板においても同様の効果が得られる。
【0038】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、TFTア
レイ基板上の複雑な段差を、CF基板上に互いに重なら
ないように形成されたCF層と遮光層との段差で補正す
ることができ、このため、散布されたスペーサー粒子の
ほとんどをCF基板とTFTアレイ基板との間で支持す
ることができ、一部のスペーサー粒子への集中荷重によ
ってセルギャップを不均一にしたり、スペーサー粒子の
移動によって液晶配向を乱したりすることを防止でき、
したがって、セルギャップ精度が高く、スペーサー粒子
の移動による配向の乱れが生じにくく、更に、外部から
の荷重に対して強い液晶パネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の液晶パネル用CF基板の
概略図である。
【図2】図1のCF基板を用いた液晶パネルの概略断面
図である。
【図3】本発明の他の実施の形態の液晶パネル用CF基
板の概略図である。
【図4】図3のCF基板を用いた液晶パネルの概略断面
図である。
【図5】本発明にもとづく、外部からの荷重に対する液
晶パネルのセルギャップの安定性を測定する実験につい
て説明するための図である。
【図6】従来の液晶パネル用CF基板の概略図である。
【図7】図6のCF基板を用いた液晶パネルの概略断面
図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 遮光層 31 CF層(赤) 32 CF層(青) 33 CF層(緑) 7 スペーサー粒子 81 TFT素子領域 82 表示領域 83 ソース電極線領域 91 CF基板 92 アレイ基板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上の遮光層とカラーフィルター
    層とが、互いに重ならないように形成されていることを
    特徴とする液晶パネル用カラーフィルター基板。
  2. 【請求項2】 透明基板上の遮光層とカラーフィルター
    層とが、互いに重なる領域の幅が5μm以下になるよう
    に形成されていることを特徴とする液晶パネル用カラー
    フィルター基板。
  3. 【請求項3】 カラーフィルター層の膜厚が遮光層の膜
    厚よりも厚く、その差が0.5μm以上2.2μm以下
    であることを特徴とする請求項1または2記載の液晶パ
    ネル用カラーフィルター基板。
  4. 【請求項4】 液晶材料を挟持するカラーフィルター基
    板とTFTアレイ基板とを有し、カラーフィルター基板
    は、遮光層と、この遮光層に重ならないように形成され
    たカラーフィルター層とを有し、アレイ基板上のTFT
    素子領域とソース電極線領域とゲート電極線領域とが、
    カラーフィルター基板の遮光層と対応して位置するよう
    に、前記カラーフィルター基板とTFTアレイ基板とが
    互いに貼り合わされていることを特徴とする液晶パネ
    ル。
  5. 【請求項5】 液晶材料を挟持するカラーフィルター基
    板とTFTアレイ基板とを有し、カラーフィルター基板
    は、遮光層と、この遮光層と重なる領域の幅が5μm以
    下となるように形成されたカラーフィルター層とを有
    し、アレイ基板上のTFT素子領域とソース電極線領域
    とゲート電極線領域とが、カラーフィルター基板の遮光
    層と対応して位置するように、前記カラーフィルター基
    板とTFTアレイ基板とが互いに貼り合わされているこ
    とを特徴とする液晶パネル。
  6. 【請求項6】 カラーフィルター層の膜厚が遮光層の膜
    厚よりも厚く、その差が0.5μm以上2.2μm以下
    であることを特徴とする請求項4または5記載の液晶パ
    ネル。
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